Exoplaneten: Warum heiße Jupiter nicht in ihre Sterne fallen

Gezeitenkräfte stoppen die Wanderbewegung der Riesenplaneten kurz vor der Katastrophe

Pasadena (USA) - Viele Sterne besitzen „heiße Jupiter“, große Gasplaneten auf extrem engen Umlaufbahnen. Entstanden sind diese exotischen Himmelskörper weit entfernt von ihrem Stern. Wenn die Gasriesen also nach innen gewandert sind, warum fallen sie dann nicht ganz in ihren Stern? Eine Analyse der vom Weltraumteleskop Kepler entdeckten heißen Jupiter durch ein Forscher-Duo aus den USA liefert nun eine Antwort: Die Wanderbewegung stoppt, sobald die Gezeitenkräfte des Sterns stark genug sind, um die Umlaufbahn der Planeten exakt kreisförmig zu machen. Die beiden Astronomen präsentieren ihre Ergebnisse im Fachblatt „Astrophysical Journal“.

Planeten entstehen in rotierenden Scheiben aus Gas und Staub um junge Sterne. Gasriesen wie Jupiter können sich nur jenseits der so genannten „Schneegrenze“ bilden – näher an einem heißen jungen Stern verdampfen flüchtige Stoffe wie zum Beispiel Wasser. Die jenseits der Schneegrenze entstehenden großen Planeten können zunächst durch die Wechselwirkung mit der Gas- und Staubscheibe weiter nach innen wandern. Löst sich die Scheibe am Ende der Planetenentstehung auf, so stoppt diese Migrationsbewegung – meistens. In einigen Fällen wandern große Gasplaneten allerdings – aus bislang unbekannten Gründen – weiter nach innen.

„Diese heißen Jupiter nähern sich ihren Sternen immer weiter an“, sagt Peter Plavchan vom Exoplanet Science Institute der Nasa im kalifornischen Pasadena. „Wir konnten nun zeigen, warum diese Prozess stoppt, bevor die Planeten ihren Zentralstern zu nahe kommen: Durch die immer stärker werdenden Gezeitenkräfte werden die Umlaufbahnen immer kreisförmiger.“ Wenn die Umlaufzeit nur noch wenige Tage beträgt, ist die Wanderung der Planeten beendet.

Bislang gab es mehrere theoretische Modelle, um das Ende der Migration der heißen Jupiter zu erklären – von Magnetfeldern über Wechselwirkungen mit der Gas- und Staubscheibe bis eben zu den Gezeitenkräften. Erst die große Anzahl der mit dem Kepler-Teleskop aufgespürten Planeten machte es Plavchan und seinem Kollegen Christopher Bilinski von der University of Arizona in Tucson möglich, zwischen diesen Theorien zu unterscheiden. Wie die beiden Astronomen erläutern, hängen die endgültigen Umlaufbahnen in den drei Szenarien unterschiedlich von der Masse der Sterne ab. Die von Kepler gelieferten Daten stimmen am besten mit dem Gezeiten-Modell überein. Nun müssen die Astronomen nur noch erklären, warum manche große Gasplaneten überhaupt so weit nach innen wandern.

Bildquelle: NASA, ESA und G. Bacon (STScI)

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!