Stern und Riesenplanet in einer Ebene

Der Riesenplanet Beta Pictoris b bewegt sich nahezu exakt in der Äquatorebene seines Zentralsterns – genau wie die Planeten in unserem Sonnensystem, berichtet ein internationales Forscherteam im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“. Viele der bisher untersuchten Exoplaneten ziehen ihre Bahnen dagegen weit abseits der Äquatorebene und stellen damit die Theorie der Planetenentstehung infrage. Anders als alle anderen extrasolaren Planeten, deren Bahnebene relativ zur Rotationsachse des Sterns bekannt ist, befindet sich Beta Pictoris b  allerdings weit entfernt vom Zentrum. Damit erfasst die aktuelle Studie erstmals die Ausrichtung eines Exoplaneten, der sich auf einer weiten Umlaufbahn um seinen Stern befindet, und ermöglicht so wertvolle Einblicke in die Entstehung von Planetensystemen.

Astronomen gehen heute davon aus, dass Sterne und Planeten aus rotierenden Gaswolken entstehen, die sich durch die Schwerkraft langsam zusammenziehen und verdichten. Während sich im Zentrum der Stern bildet, flacht die Wolke durch die Rotation zu einer Scheibe ab, in der sich schließlich die Planeten formen. Die Gas- und Staubscheibe und damit auch die späteren Planeten befinden sich in diesem Szenario in der Äquatorebene des Sterns. „Astronomen waren deshalb sehr überrascht, als Beobachtungen von Exoplaneten zeigten, dass sich ein Drittel von ihnen auf Bahnen weit außerhalb der Äquatorebene bewegen“, erläutert Stefan Kraus von der University of Exeter in Großbritannien.

Beta Pictoris

Solche Messungen waren zunächst nur für große Planeten auf sehr engen Umlaufbahnen möglich. Diese Heißen Jupiter, wie Astronomen sie bezeichnen, sind vermutlich über Jahrmilliarden von außen nach innen gewandert. Dabei kann sich die Bahnebene durch Begegnungen mit anderen Planeten erheblich verändern. Planeten weiter außen in solchen Systemen sollten hingegen relativ ungestört geblieben sein – und ihrem ursprünglichen Orbit folgen. Diese These wollten Kraus und seine Kollegen im Planetensystem um den Stern Beta Pictoris überprüfen. Mithilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile gelang es den Astronomen erstmals, die Lage der Rotationsachse von Beta Pictoris sehr genau zu bestimmen. Die Umlaufbahn von Beta Pictoris b war bereits durch frühere Beobachtungen bekannt: Der Exoplanet mit etwa 13 Jupitermassen umrundet seinen Stern alle 22 Jahre und ist dabei ungefähr so weit von ihm entfernt wie Saturn von der Sonne.

Die neue Studie zeigt, dass die Bahnebene von Beta Pictoris b um weniger als drei Grad gegen die Äquatorebene des Sterns geneigt ist. Kraus und sein Team sehen die bisherige Theorie der Planetenentstehung in einer rotierenden Scheibe aus Gas und Staub dadurch bestätigt. Allerdings müsse man die Ausrichtung der Planetenbahnen bei vielen weiteren Sternen untersuchen, um sicher zu gehen, dass unser Sonnensystem und Beta Pictoris keine Ausnahme sind. Entsprechend wollen die Forscher ihr Verfahren jetzt auch auf die Zentralsterne weiterer Exoplaneten anwenden, die ihre Sterne auf weiten Bahnen umkreisen.