Möglicherweise handelt es sich dabei nicht um Planeten.
Zumindest nicht so, wie wir dachten.
Das James Webb-Weltraumteleskop hat die Schichten des HR 8790-Systems abgelöst und etwas Unordentliches entdeckt. Riesige Welten, fünf- bis zehnmal so groß wie Jupiter, schweben da draußen in der Kälte.
Die klassische Theorie besagt, dass dies nicht passieren sollte.
Die Formationsdebatte
Wie erschafft man ein Monster wie Jupiter?
Es gibt zwei Lager. Die eine Seite plädiert für eine Kernakkretion: Gestein und Eis splittern ab und sammeln Staub in einer Scheibe, bis die Schwerkraft stark genug ist, um Gas aufzusaugen. Langsam. Allmählich. Unordentlich.
Die andere Seite setzt auf Gravitationsinstabilität. Ein Teil der Festplatte fällt in sich zusammen. Schnell. Chaotisch. Eher so, wie Sterne geboren werden, als wie Planeten.
Braune Zwerge liegen in der Grauzone zwischen beiden.
Wir nennen sie „gescheiterte Sterne“. Sie sind zu leicht, um die Wasserstofffusion zu zünden, aber sie sind auch keine Planeten. Die Grenze war schon immer verschwommen.
Auf die Masse kommt es an. Sterne verschmelzen Wasserstoff. Braune Zwerge verschmelzen Deuterium (nur für kurze Zeit). Die Gasriesen tun nichts. Sie sitzen einfach da und frieren.
Aber wo genau ziehen Sie die Grenze? 13 Jupitermassen? 80?
Astronomen argumentieren seit Jahrzehnten darüber.
Die HR 8799-Systeme haben ihre Vorbilder kaputt gemacht. Seine vier Planeten umkreisen ihren Stern weit entfernt, im 15- bis 70-fachen Abstand Erde-Sonne. Die Kernakkretionstheorie besagte, dass sich so weit entfernte Planeten nicht bilden sollten. Es war nicht genug Zeit. Die Gasscheibe wäre von dem jungen Stern weggeschwemmt worden, lange bevor solche Giganten genug Masse ansammeln konnten.
Ich schaue mir den Mist an
Also machte sich das Team der UC San Diego auf die Suche nach Hinweisen in der Atmosphäre.
Spektroskopie. Das Licht analysieren.
Vor Webb untersuchten Bodenteleskope Wasser und Kohlenmonoxid. Gute Markierungen, aber unklare Herkunft. Man kann nicht sagen, ob diese Moleküle mit dem Planeten entstanden sind oder von woanders her eingeschwemmt sind.
Das Team wechselte die Ziele. Sie betrachteten Schwefel.
Schwefel ist ein feuerfestes Element. Im heißen Staub der protoplanetaren Scheibe bleibt es fest. Wenn die Atmosphäre eines Gasriesen Schwefel enthält, hat dieser Gasriese wahrscheinlich einen festen Kern gefressen. Es deutet eindeutig auf eine Kernakkretion hin.
Nicht Gravitationskollaps.
Jean-Baptiste Ruffio von der UC San Diego hat nicht nur geschaut; er musste neue Analysemethoden erfinden. Die Planeten waren 10.000.000 schwächer als ihr Wirt. Der Lärm war ohrenbetäubend. Er hat es ausgezogen.
Was haben sie gefunden?
Schwefelwasserstoff.
Und viele schwere Elemente – Kohlenstoff, Sauerstoff, Schwefel. Diese Planeten sind „bereichert“. Sie enthalten mehr Metalle als ihr Mutterstern. So funktionieren Sterne nicht. Braune Zwerge, die wie Sterne aus kollabierenden Wolken entstehen, spiegeln normalerweise die chemische Zusammensetzung ihrer Eltern wider. Bei diesen Objekten war das nicht der Fall.
Sie haben sich selbst gebaut.
„HR 8799 entstand wahrscheinlich auf ähnliche Weise wie Jupiter, obwohl er fünf- bis zehnmal massereicher war.“ — Jean-Baptiste Ruffia
Die Decke zerschmettern
Alte Lehrbücher werden verbrannt.
Oder zumindest stark überarbeitet.
Quinn Konopacky, ein an der Studie beteiligter Astronomieprofessor, brachte es auf den Punkt.
Die älteren Modelle? Veraltet.
Wir untersuchen neue Systeme, in denen massereiche Planeten feste Kerne bilden, die unglaublich weit von ihrer Muttersonne entfernt sind. Es verändert die Geographie der Planetenentstehung völlig.
Dies macht Sinn, wenn man bedenkt, dass das HR 87-System erst 30 Millionen Jahre jung ist. Im Vergleich zu unserem 4,6 Milliarden Jahre alten Sonnensystem ist es ein Kleinkind. Die Hitze strahlt immer noch von der Formation aus.
Aber es bleiben Fragen.
Denn hier ist die unbequeme Wahrheit.
Das sind gewaltige Dinger. Die größten Exoplanetenkandidaten, die wir haben, schweben in einem seltsamen Niemandsland.
Was ist ein Planet?
Kannst du 20 Jupiter sein? 30?
Irgendwann wird die Masse so groß, dass die Unterscheidung zwischen „durch Akkretion entstandener Planet“ und „durch Kollaps entstandener gescheiterter Stern“ verschwindet. Wir wissen noch nicht, wo dieser Schalter umgelegt wird.
Die HR 87-Systeme haben bewiesen, dass sich Riesenplaneten durch Kernakkretion in den dunklen Vororten bilden können.
Damit bleibt die Obergrenze weit offen.
Wir haben eine Antwort gefunden. Es warf nur eine größere, ruhigere Frage auf.
