Jupiter aus einer anderen Galaxie

Max-Planck-Wissenschaftler spüren Exoplaneten auf, der einen zugewanderten Roten Riesen umkreist

18. November 2010

Astronomen haben den ersten Exoplaneten entdeckt, der aus einem anderen Milchstraßensystem stammt. Die Heimatsonne des Planeten gehörte zu einer Zwerggalaxie, die vor Milliarden von Jahren von unserer eigenen Galaxie verschluckt wurde. Ungewöhnlich ist außerdem, dass der jupiterähnliche Planet um einen Stern kreist, der am Ende seines Lebens steht und sich schon zu einem Roten Riesen aufgebläht hat. Den Planeten in unserem Sonnensystem steht in ferner Zukunft ein ähnliches Schicksal bevor. (Science Express, 18. November 2010)

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Original 1508155229
Der Exoplanet HIP 13044 b (rechts unten) und seine gelbliche Muttersonne gehören zum Helmi-Sternstrom - dem Überrest einer Zwerggalaxie, die vor Jahrmilliarden von der Milchstraße geschluckt wurde.
Der Exoplanet HIP 13044 b (rechts unten) und seine gelbliche Muttersonne gehören zum Helmi-Sternstrom - dem Überrest einer Zwerggalaxie, die vor Jahrmilliarden von der Milchstraße geschluckt wurde.

Im Laufe der vergangenen 15 Jahre haben Astronomen fast 500 Exoplaneten entdeckt, die Sterne in unserer kosmischen Nachbarschaft umkreisen. Jetzt gelang es erstmals, einen Exoplaneten nachzuweisen, der offenbar aus einer anderen Galaxie stammt. Der Planet mit der Bezeichnung HIP 13044 b besitzt mindestens 1,25-mal soviel Masse wie Jupiter und umläuft den Stern HIP 13044, der von der Erde aus gesehen in einer Entfernung von rund 2000 Lichtjahren im südlichen Sternbild Chemischer Ofen (lat. Fornax) steht.

Die Forscher haben den Planeten mit der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt: Dabei messen sie, wie sich das Licht des Muttersterns zum roten oder blauen Spektralbereich verschiebt, während der Planet aufgrund seiner periodischen Bahnbewegung an ihm zerrt; dadurch tanzt der Stern um den Schwerpunkt des Systems und bewegt sich rhythmisch ein wenig auf die Erde zu und wieder von ihr weg. Für HIP 13044 gelang diese Messung mit dem leistungsfähigen Spektrografen FEROS am 2,2-Meter-MPG/ESO-Teleskop des La Silla-Observatoriums.

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Original 1508155186
Das 2,2-Meter-ESO/MPG-Teleskop am Observatorium La Silla in Chile. Der Nachweis des neuen Exoplaneten gelang mit dem hochauflösenden Spektrografen FEROS, der von einem europäischen Konsortium unter der Leitung der Landessternwarte Königstuhl in Heidelberg gebaut wurde.
Das 2,2-Meter-ESO/MPG-Teleskop am Observatorium La Silla in Chile. Der Nachweis des neuen Exoplaneten gelang mit dem hochauflösenden Spektrografen FEROS, der von einem europäischen Konsortium unter der Leitung der Landessternwarte Königstuhl in Heidelberg gebaut wurde.

Der Stern und sein Planet waren ursprünglich Teil einer Zwerggalaxie, die vor sechs bis neun Milliarden Jahren von unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, geschluckt wurde - ein für die Entwicklung von Sternsystemen nicht untypischer Akt galaktischen Kannibalismus. Reste der verschlungenen Galaxie bleiben dabei oft für Milliarden von Jahren sichtbar, etwa als langgestreckte Sternströme. Auch HIP 13044 ist Teil eines solchen Sternstroms innerhalb der Milchstraße, des Helmi-Stroms.

"Erstmals haben wir im Überrest einer anderen Galaxie ein Planetensystem gefunden", sagt Rainer Klement vom Max-Planck-Institut für Astronomie, der die Sterne für diese Studie ausgesucht hat. "Doch dank der Verschmelzung dieser Zwerggalaxie mit unserer eigenen Milchstraße haben wir jetzt einen extragalaktischen Planeten in Reichweite unserer Teleskope. Aufgrund der großen Entfernung selbst der uns nächsten Galaxien ist es sonst unmöglich, dort die Existenz von Planeten nachzuweisen."

Das neu entdeckte System hat eine Reihe ungewöhnlicher Eigenschaften. "Unsere Entdeckung gelang im Rahmen einer systematischen Suche nach Exoplaneten, deren Heimatsterne sich dem Ende ihres Lebens nähern", sagt Projektleiter Johny Setiawan. HIP 13044 dürfte unserer Sonne ursprünglich recht ähnlich gewesen sein. Vor einiger Zeit hat er die Rote-Riesen-Phase durchlaufen, während derer ein Stern abkühlt und seine Hülle sich auf einige hundert Sonnendurchmesser aufbläht. Anschließend erreichte der Stern seinen vergleichsweise ruhigen heutigen Zustand, der insgesamt einige Millionen Jahre dauern dürfte. In dieser Phase gewinnt der Stern seine Leuchtkraft aus der Kernfusion von Helium zu schwereren Elementen.

Dass der Exoplanet das Rote-Riesen-Stadium seines Zentralgestirns überlebt hat, ist im Hinblick auf unser eigenes Sonnensystem von Interesse: Auch die Sonne wird in rund fünf Milliarden Jahren zu einem Roten Riesenstern anwachsen. Setiawan und seine Kollegen vermuten, dass die derzeit sehr enge Umlaufbahn von HIP 13044 b ursprünglich deutlich größer war, und dass sich der Planet während der Rote-Riesen-Phase auf seinen Stern zubewegt hat. HIP 13044 b umläuft seine Muttersonne in nur 16,2 Tagen in einem durchschnittlichen Abstand von 18 Millionen Kilometern (das sind lediglich 12 Prozent der Distanz zwischen Erde und Sonne).

Sollten in dem System einst innere Planeten existiert haben, sind sie vermutlich ihrem Stern ebenfalls näher gerückt - und in ihm verschwunden. "Für einen Stern dieses speziellen Typs rotiert HIP 13044 vergleichsweise schnell", sagt Johny Setiawan. "Das lässt sich erklären, wenn der Stern seine inneren Planeten verschluckt hat, als er ein Roter Riese war. Dadurch hätte sich seine Rotation beschleunigt." Auch die Tage von HIP 13044 b scheinen gezählt: In der nächsten Entwicklungsphase wird die Sternhülle so sehr expandieren, dass sie sich auch diesen Planeten einverleiben dürfte.

Anhand eines einzigen Beispiels lässt sich schwer beurteilen, wie repräsentativ das Schicksal eines Planetensystems ist. Genauere Schlüsse - auch zur Zukunft unserer kosmischen Heimat - werden sich erst ziehen lassen, wenn die Astronomen eine deutlich größere Zahl von Planeten kennen, die Gestirne in den späten Phasen des Sternlebens umkreisen. Nach genau solchen weiteren Planeten suchen Setiawan und seine Kollegen im Rahmen ihres derzeitigen Projekts.

Ein weiteres Rätsel um das neu entdeckte System betrifft den Umstand, dass der Stern HIP 13044 kaum Elemente zu enthalten scheint, die schwerer sind als Wasserstoff oder Helium. Der Stern gilt als extrem metallarm und ist ärmer an schwereren Elementen als jede andere Heimatsonne bisher entdeckter Exoplaneten. Setiawan: "In dem derzeit favorisierten Modell der Planetenentstehung ist schwer zu erklären, wie sich um einen Stern, der so wenig schwere Elemente enthält, überhaupt ein Planet gebildet haben kann."