Drei Viertel aller Sterne in unserer Milchstraße sind Rote Zwerge – kühle, lichtschwache Sterne mit deutlich geringerer Masse als unsere Sonne. Sie gelten als besonders aussichtsreiche Kandidaten für Planetensysteme mit erdähnlichen Welten. Denn gängiger Theorie nach entstehen um solche Zwergsterne vorwiegend kleinere Gesteinsplaneten ähnlich unserer Erde, weil Planeten in der gleichen Wolke aus Staub und Gas entstehen, die auch ihren Zentralstern hervorbrachte. Die Materialmenge in einer solchen Akkretionsscheibe bestimmt daher, wie groß der Stern werden kann und wie viel für seine Planeten übrig bleibt. Reicht das Material nur für einen Zwergstern, bilden sich gängiger Theorie nach nur kleine Gesteinsplaneten in seinem Orbit. Beispiele für solche Roten Zwerge mit kleineren Planeten sind beispielsweise der 40 Lichtjahre entfernte Stern TRAPPIST-1 mit seinen sieben erdähnlichen Planeten oder unser Nachbarstern Proxima Centauri. In den letzten Jahren haben Astronomen jedoch einige Rote Zwerge entdeckt, die trotz ihrer geringen Masse von einem oder sogar mehreren Gasriesen umkreist werden. Doch ob dies nur extreme Ausreißer sind, wie diese Planeten zustande kamen und wie häufig solche Gasriesen um Zwergsterne auftreten, ist bislang ungeklärt.
Masseärmster Stern mit großem Gasplaneten
Jetzt haben Astronomen um Edward Bryant von der University of Warwick in Großbritannien eine weitere dieser extremen Paarungen entdeckt. Für ihre Studie hatten sie Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA zu mehr als 91.000 massearmen Roten Zwergen ausgewertet. Das Weltraumteleskop ist darauf ausgelegt, Lichtkurven von Sternen aufzuzeichnen und dadurch mögliche Transitereignisse aufzuspüren – Passagen von Exoplaneten vor ihrem Stern. Bei dem rund 238 Lichtjahre entfernten Zwergstern TOI-6894 wurden die Astronomen fündig. Die Lichtkurve dieses Roten Zwergs zeigte eine regelmäßige, deutliche Abschattung alle 3,3 Tage – ein Hinweis auf einen größeren, den Stern umkreisenden Planeten. Darauf nahmen Bryant und sein Team diesen Stern mit mehreren erdbasierten Teleskopen, darunter dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile, ins Visier.
Die neuen Beobachtungen bestätigten, dass der Rote Zwerg TOI-6894 von einem Planeten umkreist wird. Der Exoplanet TOI-6894b ist rund 53 Erdmassen schwer und hat damit gut die halbe Masse des Saturn, ist aber etwas größer als dieser. „Damit ist TOI-6894b unseren Analysen zufolge ein Planet mit sehr geringer Dichte“, erklären die Astronomen. Es handelt sich demnach um einen Gasriesen. Das Besondere an diesem Planeten ist jedoch, um welchen Stern er kreist. Denn der Rote Zwerg TOI-6894 hat nur 0,2 Sonnenmassen und nur 20 Prozent der Größe unserer Sonne. „Damit umkreist der Gasriese TOI-6894b den masseärmsten Stern mit einem solchen großen Gasplaneten“, erklärt Bryant. „Wir haben nicht erwartet, dass Planeten wie TOI-6894b um Sterne mit so geringer Masse entstehen können.“ Denn bei der Planetenbildung durch die sogenannte Kernakkretion muss ein Gasriese zunächst genügend Staub und Brocken anziehen, um einen massereichen festen Kern zu bilden. Dessen Schwerkraft zieht dann große Gasmengen an, aus denen sich die dicke Gashülle dieser Planeten bildet. „Bei massearmen Sternen liegt die Haupthürde jedoch in den begrenzten Mengen an festem Material in ihrer protoplanetaren Scheibe“, erklären die Astronomen.
