Gewaltiger Gesteins-Mega-Erde entdeckt, 23-mal massereicher als unsere
Der Exoplanet GJ 523b hat eine Dichte, die Astronomen verblüfft, da er trotz Überschreitens der kritischen Massengrenze keine gasförmige Hülle angesammelt hat.
Der Exoplanet GJ 523b hat eine Dichte, die Astronomen verblüfft, da er trotz Überschreitens der kritischen Massengrenze keine gasförmige Hülle angesammelt hat.
Astronomen sind auf einen außergewöhnlich massereichen und dichten Exoplaneten gestoßen, der etablierte Theorien zur Entstehung von Gesteinswelten in Frage stellt. Es handelt sich um den Planeten GJ 523b, der etwa 2,5-mal breiter als die Erde ist, aber mit einer Masse von etwa 23 Erdmassen in diesem relativ kompakten Körper zusammengepresst ist, heißt es in einer Mitteilung der University of Wisconsin-Madison.
Für Welten dieser Größe und Dichte wird gelegentlich der inoffizielle Begriff "Mega-Erde" verwendet; er bezieht sich auf extrem massereiche, überwiegend felsige Planeten. Die hohe Dichte von GJ 523b deutet auf eine sehr dünne Atmosphäre hin, obwohl der Planet groß genug wäre, um eine beträchtliche Gashülle angesammelt zu haben.
"Das ist überhaupt nicht das, was wir erwartet haben. Dichte Planeten wie dieser sind nicht ungewöhnlich, aber normalerweise handelt es sich um kleine Gesteinsplaneten ähnlich der Erde oder dem Merkur. Dieser Planet ist zweieinhalbmal so groß wie die Erde", sagte Max Kroft, Hauptautor der Studie, in der Mitteilung.
Laut der Studie beginnen Planeten mit dem Aufbau von Kernen aus Gestein und Metall, die anschließend Wasserstoff und Helium aus der Scheibe aus Gas und Staub anziehen können, die einen jungen Stern umgibt. Im Sonnensystem wird angenommen, dass Gasriesen wie Jupiter und Saturn erst dann begannen, ihre massiven Gashüllen rasch anzusammeln, als ihre Kerne etwa die 20-fache Erdmasse erreicht hatten.
GJ 523b hat diese Schwelle mit einer Masse von etwa 23 Erdmassen bereits überschritten. Doch anstatt sich zu einer gasreichen Welt zu entwickeln, deutet seine extrem hohe Dichte darauf hin, dass er wenig Gas besitzt und weiterhin überwiegend felsig ist.
"Die Frage ist, warum dieser Planet nicht dasselbe getan hat, wenn er die 20-fache Erdmasse hat?", sagte Kroft.
GJ 523b wurde zunächst als Kandidat durch den NASA-Satelliten zur Untersuchung von Transitexoplaneten (TESS) erfasst, der periodische Abdunklungen von Sternen detektiert, die entstehen, wenn Planeten vor ihnen vorbeiziehen. Die Forscher führten anschließend zusätzliche Beobachtungen mit dem 3,5-Meter-Teleskop WIYN am Kitt-Peak-Nationalobservatorium in Arizona durch, wobei sie einen Spektrographen nutzten, um den gravitativen Einfluss des Planeten auf seinen Mutterstern zu messen.
Durch die Kombination dieser Daten berechnete das Team, dass GJ 523b eine Masse von etwa 23,5 Erdmassen, einen Radius von 2,55 Erdradien und eine Dichte von ungefähr 126,82 Gramm pro Kubikzoll, also 7,74 Gramm pro Kubikzentimeter, hat. Er umkreist seinen Stern alle 17,75 Tage. Das System ist zudem relativ jung, mit einem geschätzten Alter von fast 170 Millionen Jahren.
Eine Annahme ist, dass GJ 523b ursprünglich mit einer dichten Atmosphäre entstand, die später abgetragen wurde. Eine andere ist, dass er durch die Kollision zweier Planeten entstand, wodurch eine größere felsige Welt entstand und ein Großteil ihrer Gashüllen ins All geschleudert wurde, heißt es in der Mitteilung.
Den Begriff "Mega-Erde" verwenden Astronomen seit über einem Jahrzehnt, um extrem massereiche felsige Welten zu beschreiben, obwohl er nie als formale Klasse von Exoplaneten etabliert wurde. Die Entdeckung weiterer Beispiele wie GJ 523b könnte zeigen, ob diese ungewöhnlichen Welten seltene Ausnahmen oder Teil einer breiteren Population sind.
"Es ist schwierig, auf der Grundlage einer Stichprobe von nur einem Objekt allgemeine Schlussfolgerungen über die Planetenentstehung zu ziehen. Wir werden nicht auf 10.000 solcher Planeten mit übermäßiger Dichte stoßen, aber wenn wir auf 20 oder 30 kommen, könnten sich Muster abzeichnen", schloss Kroft.
Die Ergebnisse wurden bei der Zeitschrift The Astronomical Journal eingereicht und sind derzeit auf dem Preprint-Server arXiv verfügbar. Die Studie hat noch kein Peer-Review durchlaufen.
