Die Planeten in unserem Sonnensystem gliedern sich in zwei Gruppen: Auf der einen Seite stehen die erdähnlichen Gesteinsplaneten wie Merkur, Venus, Erde und Mars, auf der anderen große Gasplaneten mit mehr als vierfachem Erdradius wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Auch die meisten bisher entdeckten Planeten um andere Sterne gehören entweder zu den steinigen Erdzwillingen und Supererden oder den gasreichen Großplaneten. Auffällig rar aber ist eine Größenklasse von Planeten, die in unserem eigenen Sonnensystem komplett fehlt und auch anderswo selten zu sein scheint: “Es gibt eine Radius-Senke bei rund 1,7 bis 2 Erdradien, die die steinigen Supererden und die gasdominierten Sub-Neptune voneinander trennt”, berichten Maximilian Günther vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und seine Kollegen. Warum das so ist, ist bisher unklar.
Drei Planeten direkt an der Größenlücke
Jetzt jedoch haben Günther und sein Team ein Planetensystem entdeckt, das wertvolle Informationen zu dieser Frage liefern könnte. Denn es handelt sich um einen Zwergstern mit drei Planeten, die sich eng um genau diese Größenlücke gruppieren. Entdeckt haben die Forscher ihn bei der Auswertung der jüngsten Daten des Weltraumteleskops TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Dieses Teleskop sucht nahe, helle Sterne in einem bestimmten Himmelsausschnitt nach sogenannten Transitereignissen ab – periodischen Verdunkelungen des Sternenlichts durch einen vor dem Stern vorüberziehenden Planeten. Bei dem rund 73 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern TOI-270 wurden die Astronomen fündig. Der kleine, kühle Zwergstern wies gleich drei solcher Transits auf, die die Forscher drei ihn umkreisenden Planeten zuordnen konnten.
“Diese drei Exoplaneten gehören zu den kleinsten und nahesten durch Transit beobachtbaren Planeten die wir bisher kennen”, berichten Günther und sein Team. Der innerste Planet, TOI-270b, benötigt gut drei Tage für einen Umlauf um seinen Stern und könnte mit einer Größe von rund 1,2 Erdradien zu den steinigen Supererden gehören. Der nächstäußere Planet, TOI-270c, hat eine Orbitalperiode von 5,6 Tagen und eine Größe von 2,4 Erdradien. Der äußerste Planet, TOI-270d, benötigt elf Tage für einen Umlauf und ist 2.13 Erdradien groß. Damit gehören die beiden äußeren Planeten höchstwahrscheinlich zu den gasreichen Sub-Neptunen. Das Interessante daran: Die drei Planeten in diesem System liegen damit direkt beiderseits der rätselhaften Radiuslücke in der Exoplaneten-Größenverteilung.
“TOI-270 könnte es uns bald erlauben, das fehlende Bindeglied zwischen den erdähnliche Gesteinsplaneten und den gasreichen Mini-Neptunen zu erforschen”, sagt Günther. “Denn hier haben wir alle diese Typen in einem System versammelt.” Wertvolle Hinweise könnten dabei die Massen der drei Exoplaneten liefern. Bisher ließen sich diese noch nicht bestimmen, die Forscher hoffen aber, dies schon bald nachholen zu können. Dabei kommt ihnen ein glücklicher Umstand entgegen: “Die Planeten von TOI-270 reihen sich auf wie Perlen an einer Schnur”, erklärt Günther. Denn die Umlaufzeiten der drei Himmelskörper bilden eine sogenannte Resonanzkette – ihre Umlaufzeiten stehen jeweils im Verhältnis ganzer Zahlen. Für die Orbitalperioden der beiden inneren Planeten liegt das Verhältnis bei 3:5, beim äußeren Paar bei 2:1. “Das ist eine sehr interessante Sache, denn das erlaubt es uns, ihr dynamisches Verhalten näher zu untersuchen”, erklärt Günther. Auch die Massen könnten sich mithilfe dieses Verhaltens leichter ermitteln lassen.
