Im Sternbild Großer Bär haben Astronomen eines der seltenen hierarchischen Planetensysteme entdeckt. In diesem umkreist ein elf Jupitermassen schwerer Gasriese seinen Stern und einen Innenplaneten in großem Abstand.
In unserem Sonnensystem gibt es acht Planeten: Die Erde ist der dichteste, fünftgrößte und der Sonne drittnächste Planet. Sie hat einen Durchmesser von 12 756 Kilometern, ist rund 4,6 Milliarden Jahre alt und etwa 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt.
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Mars, Merkur und Venus sind ebenfalls Gesteinsplaneten, die in ihrem Aufbau der Erde gleichen. Sie bestehen vollständig oder fast vollständig aus festen Bestandteilen und haben einen Schalenaufbau.
Daneben gibt es noch die Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun (auch jupiterähnliche Planeten genannt), die überwiegend aus leichten Elementen wie Wasserstoff und Helium bestehen und nur einen geringen Anteil an schwererem Material wie Gesteine und Metalle aufweisen.
Doch was bestimmt eigentlich, wie ein Planetensystem aufgebaut ist? In unserem Sonnensystem liegen die kleineren Gesteinsplaneten innen und die große Gasriesen im Außenbereich. Doch es gibt auch Sonnensysteme, die nur aus fast gleichgroßen Planeten eines Typs bestehen - wie bei Trappist-1 - oder in denen die Reihung genau umgekehrt ist. Wissenschaftler hatten rund um Trappist-1 in knapp 40 Lichtjahren Entfernung von der Erde sieben erdähnliche Planeten entdeckt. Auf drei dieser Himmelskörper könnte es Wasser und damit die Voraussetzung für Leben geben.
Noch extremer sind Planetensysteme, bei denen große Gasriesen eng um den Stern kreisen, obwohl sie dort nicht entstanden sein können. Solche Exoplaneten werden als Super-Jupiter mit mehr als einer Jupitermasse bezeichnet. Super-Jupiter können eine dickere Atmosphäre und deutlichere Nebelschleier als Jupiter haben. Durch ihre große Masse haben sie einen sehr dichten Kern.
Eine weitere seltene Planetensystem-Variante haben jetzt Astronomen um Gracjan Maciejewski von der Nicolaus Copernicus Universität in der polnischen Stadt Torun ausfindig gemacht. Für ihre Studie, die im Fachmagazin „Astronomy & Astrophysics“ erschienen ist, waren sie einer schleichenden Verschiebung nachgegangen, die sich in Beobachtungen des Systems HD 118203 zeigte.
Bei HD 118203 handelt es sich um einen hellen, sonnenähnlichen Stern im Sternbild Großer Bär, der von einem rund zwei Jupitermassen schweren Gasriesen eng umkreist wird. Das war bereits bereits bekannt.
Wie nun nähere Analysen des Lichtspektrums dieses Stern-Planet-Paares enthüllten, sind Stern und Planet nicht allein. Beobachtungen mit dem Hobby-Eberly Telescope in Texas sowie dem Telescopio Nazionale Galileo auf den Kanaren enthüllten subtile Schwankungen, die auf einen weiteren Planeten in dem System hindeuteten.
„Es handelt sich hierbei um einen extrem massereichen Exoplaneten. Er hat die elffache Masse des Jupiter“, berichtet Maciejewski. Die Forscher haben ihn HD 118203c getauft.
Ungewöhnlich ist auch der Orbit dieses Super-Jupiters. Zum einen umkreist er seinen Stern und den inneren Planeten in einem relativ weiten elliptischen Orbit. Er benötigt rund 14 Jahre für einen Umlauf, weshalb sein Signal im Lichtspektrum auch so schwer zu deuten war, wie die Astronomen erklären. Die Forscher benötigten rund 15 Jahre, um dem Exoplaneten genauer zu untersuchen.
Zum anderen bildet dieses planetarische Gasriesen-Duo mit seinem Heimatstern ein hierarchisches System. „Dabei bildet ein Planet ein enges Paar mit seinem Stern und ein zweiter Planet umkreist beide weit genug entfernt, um quasi ein Paar mit diesem Duo zu bilden“, erläutert Krzysztof Goździewski. Bisher seien erst rund ein Dutzend solcher hierarchischen Planetensysteme bekannt.
