Astronomen stehen vor einem anhaltenden Rätsel: Ein Trio von Exoplaneten mit extrem geringer Dichte, die einen fernen Stern umkreisen, bleibt von einem so dichten Dunst verdeckt, dass selbst das leistungsstarke James Webb Space Telescope (JWST) ihn nicht durchdringen kann. Diese Welten, die aufgrund ihrer außergewöhnlich geringen Dichte als „Zuckerwatteplaneten“ bezeichnet werden, stellen das derzeitige Verständnis der Planetenentstehung in Frage.
Das rätselhafte Kepler-51-System
Die Planeten – Kepler-51b, c und d – befinden sich 2.615 Lichtjahre entfernt in einem Vier-Planeten-System. Sie wurden ursprünglich mit dem Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt, das sie vor ihrem Stern vorbeifliegen entdeckte. Messungen der Größe und Masse der Planeten offenbaren eine Anomalie: Sie sind in ihrer Größe mit dem Saturn vergleichbar, haben jedoch nur einen Bruchteil seiner Masse.
Konkret haben die Planeten 51b, c und d Radien, die 7,1-, 9- und 9,7-mal so groß sind wie die der Erde, während ihre Massen nur 3,7-, 5,6- bzw. 5,6-fache der Erdmasse betragen. Im Vergleich dazu hat Saturn eine 95-mal größere Masse als die Erde. Dies macht sie ungewöhnlich flauschig und ihre Dichte ähnelt eher gesponnenem Zucker als felsigen oder gasförmigen Planeten.
Das Problem mit dem Dunst
Versuche, die Atmosphären dieser Planeten sowohl mit dem Hubble-Weltraumteleskop als auch mit dem JWST zu analysieren, sind gescheitert. Der Dunst um Kepler-51d ist so dicht, dass die spektroskopische Analyse, die auf der Identifizierung des chemischen Fingerabdrucks atmosphärischer Moleküle beruht, keine Ergebnisse erbracht hat.
„Das Licht eines Sterns wird durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert, bevor es unsere Teleskope erreicht“, erklärte Jessica Libby-Roberts von der University of Tampa. „Wenn wir über einen Bereich von Wellenlängen schauen … erhalten wir eine Art Fingerabdruck der Atmosphäre des Planeten, der seine Zusammensetzung verrät.“ Es ist jedoch kein solcher Fingerabdruck erkennbar, was darauf hindeutet, dass der Dunst alle zugrunde liegenden atmosphärischen Signale überdeckt.
Warum das wichtig ist
Die Existenz dieser Planeten mit extrem geringer Dichte stellt die aktuellen Modelle der Entstehung von Gasriesen auf den Kopf. Gasriesen wie Jupiter und Saturn bilden sich um dichte Kerne, die Gas aus der umgebenden protoplanetaren Scheibe gravitativ anziehen. Die Planeten von Kepler-51 scheinen jedoch kleine Kerne und aufgeblähte Atmosphären zu haben – eine Kombination, die sich jeder Erklärung entzieht.
Das System ist außerdem relativ jung (ungefähr 500 Millionen Jahre alt), was die Möglichkeit erhöht, dass sich die Planeten in einem Übergangszustand befinden. Die Aktivität des Sterns entfernt möglicherweise die äußeren Gase, was bedeutet, dass diese Welten möglicherweise nicht lange so flauschig bleiben.
Die Zukunft der Forschung
Ein anderes Team analysiert derzeit die Atmosphäre von Kepler-51b mit dem NIRSpec-Instrument des JWST. Im Erfolgsfall könnten diese Beobachtungen Hinweise auf den Ursprung aller drei seltsamen Planeten im System liefern. Das Geheimnis der „Zuckerwatte-Planeten“ bleibt vorerst ungelöst und wirft ein Schlaglicht auf das große Unbekannte, das noch immer im Kosmos lauert.
Das Kepler-51-System stellt Planetenforscher vor eine einzigartige Herausforderung: Wie können Gasriesen mit so geringer Dichte und so dichten Atmosphären entstehen? Weitere Beobachtungen werden entscheidend sein, um dieses kosmische Rätsel zu lösen.
