Sie sind leicht wie Zuckerwatte und schrumpfen: Forscher haben eine neue Gruppe von Exoplaneten entdeckt, die die niedrigste Dichte aufweist, die jemals bei Planeten außerhalb unserers Sonnensystems festgestellt wurde.

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"Super-Puffs" könnte der Name von Frühstücksflocken sein – doch eigentlich steckt eine neue Art junger und ungewöhnlicher Exoplaneten dahinter, die gerade von Forschern entdeckt wurde.

Wie der Name vermuten lässt, sind diese Planeten so leicht wie Zuckerwatte – im wahrsten Sinne des Wortes. Astronomen untersuchten mit dem Hubble-Weltraumteleskop das Kepler-51-Sternensystem, das etwa 2.400 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das System, in dem drei ungewöhnliche Exoplaneten einen sonnenähnlichen Stern umkreisen, wurde bereits 2012 von der Kepler-Mission der NASA entdeckt.

Neue Beobachtungen ermöglichten den Forschern nun erstmals, die Masse und Dichte der entfernten Planeten zu verstehen. Ihre Erkenntnis: Die aufgeblasenen Globen sind die Exoplanenten mit der niedrigsten Dichte, die jemals außerhalb des Sonnensystems der Erde entdeckt wurden.

Extrem geringe Dichte überrascht Forscher

"Sie sind sehr bizarr", sagte Jessica Libby-Roberts, Absolventin der Abteilung für Astrophysik und Planetenwissenschaften an der Universität von Colorado Boulder. Sie ist eine der Autoren einer Studie, die im "The Astronomical Journal" zu den außergewöhnlichen Expolaneten veröffentlicht wird.

Den Forschern zufolge haben die drei Planeten jeweils eine Dichte von weniger als 0,1 Gramm pro Kubikzentimeter Volumen - fast identisch mit den süßen rosa Leckereien, die man auf jedem Jahrmarkt kaufen kann. Obwohl sie die Größe von Jupiter haben, sind die Planeten massenweise hundertmal leichter.

"Wir wussten bereits, dass sie von geringer Dichte waren", so Libby-Roberts. "Aber wenn man sich einen Ball aus Zuckerwatte in Jupiter-Größe vorstellt, dann ist das wirklich eine sehr geringe Dichte."

Die drei Kepler 51-Planeten im Vergleich zu einigen Planeten unseres Sonnensystems.

Die Forscher wollten noch genauer hinsehen und Hubble nutzen, um die Atmosphäre der Planeten besser zu verstehen. Doch das war nicht leicht: Die Atmosphären zweier "Super-Puffs" waren überhaupt nicht transparent. Stattdessen schienen sie von einer undurchsichtigen Schicht in großer Höhe eingehüllt zu sein.

"Es hat dazu geführt, dass wir uns Gedanken darüber machten, was hier vor sich gehen könnte", erklärte Libby-Roberts. "Wir haben erwartet Wasser zu finden, aber wir konnten die Merkmale der Moleküle nicht beobachten."

Mithilfe von Computersimulationen und anderen Werkzeugen ging die Forschergruppe davon aus, dass die "Super-Puffs" hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen – leichte Gase, die diesen Welten wohl ihren aufgeblasenen Zustand verleihen. Diese Gase scheinen jedoch von einem dicken Dunst aus Methan bedeckt zu sein, der die undurchsichtige atmosphärische Schicht verursacht – ähnlich wie bei dem Saturnmond Titan, der ebenfalls von einem kohlenstoffreichen Smog umgeben ist.

Das Volumen der "Super-Puffs" schrumpft

Die Forscher machten außerdem eine weitere Beobachtung: Die Kepler-51-Planeten scheinen rasch Gas abzulassen. Beispielsweise gibt die innerste der drei Welten pro Sekunde schätzungsweise zehn Milliarden Tonnen Stoff in den Weltraum ab. Die Forscher rechneten daher damit, dass die Planeten in den nächsten Milliarden Jahren ihre Zuckerwatte-ähnlichen Schwellungen verlieren könnten, wenn sich dieser Trend fortsetzen würde.

Dann würden sie letzten Endes auf eine Größe kleiner als Neptun schrumpfen – und damit vielen Himmelskörpern in der Milchstraße ähnlich werden, in der kleine, heiße Neptun-ähnliche Planeten verbreitet sind.

"Dies ist ein extremes Beispiel dafür, was an Exoplaneten im Allgemeinen so cool ist", sagte Zachory Berta-Thompson, Studienmitautor und Assistenzprofessor an der University of Colorado Boulder. "Sie geben uns die Möglichkeit, Welten zu studieren, die sich sehr von unseren unterscheiden, aber sie stellen auch die Planeten in unserem eigenen Sonnensystem in einen größeren Kontext."

Das System, in dem sich die "Super-Puffs" befinden, ist im Allgemeinen noch recht jung und nur 500 Millionen Jahre alt. Im Vergleich: Unser Sonnensystem ist 4,5 Milliarden Jahre alt.

"Das Besondere ist auch, dass wir die Exoplaneten zu einem Zeitpunkt in ihrer Entwicklung sehen, an dem wir selten die Gelegenheit hatten, Planeten zu beobachten", so der Forscher weiter. "Dieses System bietet ein einzigartiges Labor zum Testen von Theorien der frühen Planetenentwicklung." (kad)

Verwendete Quellen:

  • NASA: 'Cotton Candy' Planet Mysteries Unravel in New Hubble Observations
  • University of Colordado Boulder Today: Behold the super-puffs: Planets as fluffy as cotton candy

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