Seltsamer Planet bleibt rätselhaft

Etwa 350 Lichtjahre von uns entfernt umkreist ein seltsamer Planet seinen Stern: HIP 41378f, so seine Katalogbezeichnung, hat eine extrem geringe mittlere Dichte, die im Bereich irdischer Schaumstoffe liegt. Auf der Suche nach einer Ursache für diese extrem geringe Dichte haben Astronomen nun mit dem Weltraumteleskop Hubble einen Blick in die Atmosphäre des Planeten geworfen. Bislang allerdings ohne Erfolg, denn die Daten ließen immer noch höchst unterschiedliche Erklärungen für die Eigenschaften des Planeten zu, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“.

Der bereits im Jahr 2016 entdeckte Planet HIP 41378f besitzt etwa die zwölffache Masse der Erde, hat dabei aber mehr als den neunfachen Durchmesser. Aus diesen Daten ergibt sich eine mittlere Dichte von 0,09 Gramm pro Kubikzentimeter – die der Erde beträgt im Vergleich 5,5 Gramm pro Kubikzentimeter. Eigentlich können Astronomen aus der mittleren Dichte eines Planeten folgern, ob es sich um einen Gesteinsplaneten wie unsere Erde oder eher um einen Gasplaneten wie Jupiter mit 1,33 Gramm pro Kubikzentimeter handelt. Doch die extrem geringe Dichte von HIP 41378f macht die Himmelsforscher bislang ratlos.

Es wurden bereits verschiedene Modelle zur Erklärung entwickelt, wobei zwei derzeit von Astronomen favorisiert werden. So könnte es sich einerseits um einen „extrem aufgeblähten“ Planeten handeln, der im Verhältnis zu seiner Masse wesentlich mehr Gas enthält als bislang angenommen. Andererseits wurden die Daten – da der Planet mit der Transit-Methode entdeckt wurde – möglicherweise falsch interpretiert. Mit der Transit-Methode wird die Abdunklung von Sternen untersucht, die auftritt, wenn ein Planet von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbeizieht. Aus der Stärke der Verdunklung lässt sich dann auf die Größe des Planeten schließen. Demnach könnte es sich auch um einen kleineren Planeten mit einem Ringsystem handeln, das nur einen größeren Planeten vortäuscht.

Munazza Alam vom Harvard Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge und ihre Kollegen wollten dieses Rätsel nun mit dem Weltraumteleskop Hubble lösen. Denn wenn der Planet vor seinem Stern vorüberzieht, geht ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten hindurch. Die Beobachtung dieses von der Atmosphäre gefilterten Lichts sollte, so die Überlegung der Forscher, Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Atmosphäre und damit auch auf den Aufbau des Planeten liefern. Doch sie wurden enttäuscht: Das mit dem Hubble-Teleskop beobachtete gefilterte Sternenlicht zeigte keinerlei Anzeichen auf Moleküle, die solche Schlussfolgerungen erlaubt hätten. Alam und ihre Kollegen können mithilfe der Daten nur vermuten, dass es sich nicht um eine durchsichtige Atmosphäre handelt, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht.

Als mögliche Erklärung für den rätselhaften Planten bleiben damit nur die bereits bekannten Modelle: eine extrem ausgedehnte Atmosphäre, die allerdings mit schwereren Elementen angereichert sein müsste, oder ein ausgedehntes Ringsystem. Im letzteren Fall könnte der Planet um 60 Prozent kleiner sein als bislang angenommen, so die Wissenschaftler. Damit hätte er dann eine Dichte von 1,2 Gramm pro Kubikzentimeter und läge im normalen Bereich von Gasplaneten. Zukünftige Beobachtungen mit dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop könnten aber womöglich zwischen diesen Modellen entscheiden und damit endlich eine Ursache für die geringe Dichte von HIP 41378f liefern.