Ein Planet aus Eisen

Knapp 31 Lichtjahre von uns entfernt umkreist ein ungewöhnlicher Planet einen Roten Zwergstern: GJ 367b ist etwa zwei Drittel so groß wie die Erde – besteht aber offenbar fast vollständig aus Eisen. Weitere Analysen von Astronomen ergaben, dass der Planet etwa alle acht Stunden seinen Zentralstern umkreist und die Temperatur auf der Oberfläche knapp 1500 Grad Celsius erreicht. Aufgrund dieser Hitze sei vermutlich die Kruste und der größte Teil des Mantels des Planeten verdampft und nur der überwiegend aus Eisen bestehende Kern zurückgeblieben, berichten die Wissenschaftler nun im Fachblatt „Science“.

Mit dem NASA-Weltraumteleskop TESS – kurz für Transiting Exoplanet Survey Satellite – spürten Kristine Lam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin und ihre Kollegen den Exoplaneten GJ 367b erstmals auf. Der Satellit sucht nach periodischen Helligkeitsschwankungen von Sternen. Diese werden wiederum durch Planeten ausgelöst, die den Stern umkreisen und dabei – von der Erde aus gesehen – regelmäßig vor ihm vorüberziehen. Diese Transitmethode lieferte den Forschern unmittelbar die Umlaufzeit eines Planeten, hier 7,7 Stunden. Und auch die Größe des Planeten ergab sich aus der Stärke der Abschwächung des Sternenlichts bei einem Transit auf etwa 70 Prozent der Erdgröße.

Mithilfe weiteren Beobachtungen am La-Silla-Observatorium in Chile der Europäischen Südsternwarte ESO ermittelten die Astronomen zusätzlich die Masse von GJ 367b. Denn aufgrund der eigenen Anziehungskraft zerrt ein Planet auch an seinem Zentralstern, wodurch dieser sich leicht bewegt. Indem die Forscher das Spektrum des Sternenlichts analysierten, ließ sich diese Bewegung indirekt messen – und aus ihrer Stärke auf die Masse des Exoplaneten rückschließen. Aus der Größe und Masse bestimmten Lam und ihre Kollegen schließlich eine Dichte von etwa 8,1 Gramm pro Kubikzentimeter, das entspricht etwa der Dichte von Eisen.

„Unser Modell der inneren Struktur dieses Planeten zeigt, dass der Eisenkern etwa 86 Prozent des Planeten ausmacht“, so Lam und ihre Kollegen. Damit ähnelt er weniger der Erde als dem Merkur, dessen Kern 84 Prozent des Durchmessers einnimmt. Wie der sonnennächste Planet ist auch GJ 367b einer starken Strahlung ausgesetzt. Zwar ist der Rote Zwergstern, den GJ 367b umkreist, mit 3800 Grad Celsius deutlich kühler als unsere Sonne. Denn sie besitzt eine Oberflächentemperatur von etwa 6000 Grad Celsius. Doch aufgrund der extremen Nähe zu seinem Stern ist die Strahlung auf dem Exoplaneten 500-mal stärker als auf der Erde.

Bei der Suche nach Exoplaneten sind Rote Zwergsterne für Astronomen besonders interessant: Denn zum einen handelt es sich dabei um den häufigsten Sternentyp in der Milchstraße und zum anderen lassen sich die Planeten, die Rote Zwergsterne umkreisen, aufgrund der geringeren Helligkeit der Sterne leichter nachweisen. Durchschnittlich umkreisen jeden dieser Sterne zwei bis drei Planeten, so schätzen die Forscher, und viele davon – ähnlich wie GJ 367b – auf sehr engen Umlaufbahnen. „Bislang wissen wir nichts über die Entstehung solcher Planeten“, erläutert Lam. „Aber indem wir ihre genauen Eigenschaften bestimmen, erhalten wir einen Einblick in die Entstehung und Entwicklung solcher Systeme.“