Kosmologie

Ein internationales Team von Astronomen hat zum ersten Mal die Masse und die Distanz eines schwebenden Planeten aufgrund kombinierter Beobachtungen von der Erde und dem Weltraum gemessen. Dies liefert wertvolle Hinweise darauf, wie diese einsamen Welten entstehen.

Schwebende Planeten, auch wandernde Planeten genannt, wandern durch die Milchstraße, ohne einen Stern zu umkreisen. Sie gehen ihren eigenen Weg. Kürzlich entdeckte ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Subo Dong von der Universität Peking in China einen dieser Planeten und maß seine Masse sowie die Entfernung zur Erde.

Die Studie, die in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, zeigt, dass koordinierte Beobachtungen zwischen Erd- und Weltraumteleskopen die Schwierigkeiten überwinden können, die bei der Bestimmung der Position und der Masse eines wandernden Planeten auftreten. Dies liefert wertvolle Informationen darüber, wie diese einsamen Welten entstehen.

Die Herausforderung der Entdeckung planeten ohne Sterne

Die meisten Planeten sind gravitativ an einen oder mehrere Sterne gebunden, doch schon seit längerem prognostizieren Theorien zur Entstehung und Evolution von Planeten die Existenz von Planeten, die frei durch die Galaxie wandern. Diese Planeten sind allerdings sehr schwer zu beobachten, da sie nahezu kein Licht aussenden. In den letzten Jahren wurden einige entdeckt, darunter sogar einige, die massiver sind als Jupiter, der größte Planet des Sonnensystems.

Die traditionellen Methoden zur Entdeckung von Planeten, wie das Messen der Lichtvariationen, wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht (Transitmethode), oder das Beobachten, wie die Bewegungen des Sterns die Anwesenheit von Planeten anzeigen (Dopplermethode), sind bei wandernden Planeten nicht anwendbar.

Deshalb nutzen Astronomen die Gravitationsmikrolinsen, ein Phänomen, das sich aus der allgemeinen Relativitätstheorie ableitet. Nach dieser Theorie krümmt ein massives Objekt die Trajektorie des Lichts, das hinter ihm vorbeigeht, und wirkt dabei wie ein Linsenelement, das das Licht verstärkt und das Beobachten entfernter Objekte ermöglicht.

Die Entdeckung von der Erde und dem Weltraum

Dong und sein Team entdeckten einen neuen freien Planeten dank eines vorübergehenden Mikrolinseneffekts. Zum ersten Mal konnten sie ihn gleichzeitig von der Erde und dem Weltraum beobachten, indem sie Daten von Erd- und Weltraumteleskopen (vom polnischen Projekt OGLE und dem Koreanischen Mikrolinsennetzwerk) mit dem europäischen Weltraumteleskop Gaia kombinierten, das 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist – das sind ungefähr vier Mal die Distanz zum Mond.

Durch diese kombinierten Beobachtungen konnten sie feststellen, dass die Masse des Planeten mit der von Saturn vergleichbar ist, nämlich etwa 22 % der Masse von Jupiter. Er befindet sich etwa drei Parsec von uns entfernt, was knapp 10 Lichtjahren entspricht, eine Entfernung, die auf galaktischer Skala immer noch als nahe betrachtet wird.

Diese Daten deuten darauf hin, dass der Planet vermutlich innerhalb eines Planetensystems entstand, bevor er durch Wechselwirkungen mit anderen Planeten oder einem benachbarten Stern ausgeschlossen wurde. Dies legt nahe, dass auch kleinere wandernde Planeten nicht isoliert entstehen, sondern möglicherweise einen ähnlichen Ursprung wie Planeten haben, die Sterne umkreisen.

Perspektiven und zukünftige Entdeckungen

Der erste wandernde Planet wurde im Jahr 2000 entdeckt. Er hat eine ähnliche Masse wie Jupiter und befindet sich in der Nähe des Orionnebels. Seitdem wurden nur wenige wandernde Planeten identifiziert, aber mit dem Launch des NASA-Weltraumteleskops Nancy Grace Roman, das für 2027 geplant ist, wird ein Anstieg der Entdeckungen erwartet. Dieses Observatorium wird deutlich schnellere und infrarote Durchmusterungen als das Hubble-Teleskop durchführen, was die Entdeckung von Tausenden neuen Planeten ermöglichen und die Modelle zur Planetenbildung testen wird.

Nach den Angaben von Experten bestätigt die Entdeckung von Dong und seinem Team die Effektivität der Mikrolinsentechnik und zeigt, wie das Studium wandernder Planeten entscheidende Informationen über die Bildung und Evolution von Planeten liefern kann.