Es gibt einen Exoplaneten von der Größe des Jupiters, der aus mehreren Gründen ungewöhnlich ist!

Ein internationales Forscherteam hat den Exoplaneten TOI-4860 b untersucht, der rund 80 Parsec (261 Lichtjahre) von der Erde entfernt ist und aufgrund seiner Größe im Vergleich zu seinem Mutterstern als einzigartig gilt.

In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, untersuchte ein internationales Forscherteam den Exoplaneten TOI-4860 b, der rund 261 Lichtjahre von der Erde entfernt ist und eine Umlaufzeit von etwa 1,52 Tagen um einen massearmen Stern hat, d.h. einen Stern, der kleiner als unsere Sonne ist.

TOI-4860 b ist jedoch einzigartig aufgrund seiner Größe im Vergleich zu seinem Mutterstern, zusammen mit seinen niedrigeren Oberflächentemperaturen im Vergleich zu den "heißen Jupitern", und der Tatsache, dass er große Mengen an schweren Elementen besitzt.

Diese Eigenschaften sind der Grund dafür, dass die Forscher TOI-4680 b als "heißen Jupiter" einstufen. Sie könnten die traditionellen Modelle zur Entstehung von Planetensystemen in Frage stellen und gleichzeitig neue Erkenntnisse über diese Prozesse liefern.

"Nach dem kanonischen Modell der Planetenentstehung gilt: Je geringer die Masse eines Sterns ist, desto geringer ist auch die Masse der Materialscheibe um diesen Stern", so Dr. George Dransfield von der Universität Birmingham und Mitautor der Studie.

"Da Planeten aus dieser Scheibe entstehen, war zu erwarten, dass sich massereiche Planeten wie Jupiter nicht bilden würden. Wir waren jedoch neugierig darauf und wollten die Planetenkandidaten überprüfen, um zu sehen, ob dies möglich ist. TOI-4860 ist unsere erste Bestätigung und der massearmste Stern, der einen solchen massereichen Planeten beherbergt."

"Da Planeten aus dieser Scheibe entstehen, war zu erwarten, dass sich massereiche Planeten wie Jupiter nicht bilden würden. Wir waren jedoch neugierig und wollten die Planetenkandidaten daraufhin überprüfen, ob dies möglich ist. TOI-4860 ist unsere erste Bestätigung und der massearmste Stern, der einen solchen massereichen Planeten beherbergt."

Was sind die Abmessungen des TOI-4860 b?

Für die Studie nutzten die Forscher rund 10.000 Observatorien und Instrumente, darunter das TRAPPIST-Süd/Nord, das SPECULOOS South Observatory und das MuSCAT3, um photometrische und spektroskopische Daten zu verschiedenen Transits von TOI-4860 b zu sammeln, die vor seinem Mutterstern vorbeiziehen.

Schließlich kamen die Forscher zu dem Schluss, dass TOI-4860 b etwa 0,76 Mal so groß ist wie der Radius des Jupiter, während sein Mutterstern etwa 0,34 Mal so groß ist wie unsere Sonne. Zum Vergleich: Der Radius des Jupiters beträgt etwa 70.000 Kilometer, der Radius der Sonne etwa 700.000 Kilometer, so dass der Jupiterradius etwa 10 % des Radius unserer Sonne beträgt.

Mit diesen Zahlen beträgt der Radius von TOI-4860 b etwa 53.000 km, während der Radius seines Muttersterns bei 238.000 km liegt. Damit beträgt der Radius von TOI-4860 b etwa 22 Prozent seines Muttersterns oder mehr als das Doppelte des Radius zwischen Jupiter und unserer Sonne.

Wie konnte sich ein so großer Exoplanet um einen so kleinen Stern bilden?

"Ein Hinweis darauf, was passiert sein könnte, ist in den Eigenschaften des Planeten verborgen, der besonders reich an schweren Elementen zu sein scheint", sagt Dr. Amaury Triaud, Professor für Exoplanetologie an der Universität Birmingham und Hauptautor der Studie.

"Wir haben etwas Ähnliches auch im Wirtsstern entdeckt, so dass es wahrscheinlich ist, dass ein Überfluss an schweren Elementen den Prozess der Planetenbildung katalysiert hat." Die Forscher stellten fest, dass TOI-4860 b schwere Elemente enthält, und zwar aufgrund seiner Dichte, die 1,55 Mal so hoch ist wie die des Jupiters, der hauptsächlich aus leichteren Elementen wie Wasserstoff und Helium besteht.

Dass TOI-4860 b schwere Elemente enthält, ermittelten die Forscher anhand seiner Dichte, die 1,55 Mal so hoch ist wie die des Jupiters.

Aufgrund dieser Erkenntnisse, insbesondere des großen Radius von TOI-4860 b im Vergleich zu seinem Mutterstern, bezeichnen die Forscher TOI-4860 b als "heißen Jupiter", da seine Oberflächentemperatur bei etwa 350 ºC liegt, also viel niedriger als die von "heißen Jupitern", von denen einige auf ihrer Tagseite 2750 ºC erreichen können.

In früheren Studien wurden heiße Jupiter mit Umlaufzeiten von mehr als 10 Tagen identifiziert, und ihre Systeme beherbergen auch weitere Planeten. Somit bietet TOI-4860 den Astronomen eine einzigartige Gelegenheit, diese einzigartigen Exoplaneten zu untersuchen und Informationen über ihre Entstehung und Entwicklung zu erhalten.

2019 bestätigten Astronomen die Existenz von TOI-677 b, einem Exoplaneten von der Größe des Jupiters, der rund 463 Lichtjahre von der Erde entfernt ist und eine Oberflächentemperatur von etwa 979 ºC aufweist.

Für die nächsten Schritte planen die Forscher den Einsatz des Very Large Telescope in Chile, in der Hoffnung, weitere heiße Jupiter oder sogar Exoplaneten mit ähnlichen Eigenschaften zu identifizieren.