Astronomen haben bisher schon mehr als 4000 Exoplaneten entdeckt – und fast täglich kommen neue hinzu. Viele von ihnen sind heiße Jupiter – Gasriesen, die sehr eng um sonnenähnliche Muttersterne kreisen. Bei den deutlich kleineren Roten Zwergsternen finden sich dagegen meist masseärmere Planeten, oft Supererden oder Gasplaneten von der Größe des Neptun. Gängiger Theorie nach entstehen die meisten Planeten durch eine allmähliche Ansammlung von Staub, kleinen Brocken und dann immer größeren Planetenbausteinen zu Protoplaneten. Auf diese Akkretion fester Bestandteile folgt dann bei den späteren Gasriesen eine Phase, in der die Schwerkraft des mindestens fünf Erdmassen schweren Kerns große Mengen an Gas aus der Urwolke an sich bindet – die Gashülle entsteht. Die Voraussetzung für dieses Szenario ist allerdings, dass die Akkretionsscheibe um einen jungen Stern genügend Materie enthält, um erst die schweren Planetenkerne und dann die Gashülle zu bestücken.
Drei Gasriesen um einen Roten Zwerg
Genau dies macht den nun neu entdeckten Exoplaneten so ungewöhnlich. Entdeckt wurde er mit dem hochauflösenden Spektrografen der CARMENES-Himmelsdurchmusterung am Calar-Alto-Observatorium in Spanien. Juan Carlos Morales vom Institut für Weltraumforschung Kataloniens und seine Kollegen hatten im Rahmen ihrer Studie gezielt nach Exoplaneten um Rote Zwergsterne gesucht. M-Zwerge haben typischerweise Massen von weniger als zwei Dritteln unserer Sonne und sind entsprechend lichtschwach. Im Spektrografen verraten sich Planeten um diese Sterne durch regelmäßige Veränderungen im Spektrum des Sternenlichts, hervorgerufen durch ein winziges Taumeln des Sterns infolge der Schwerkraftwirkung seines Planeten.
Dieses “Taumeln” haben die Astronomen nun beim rund 30 Lichtjahre von uns entfernten Zwergstern GJ 3512 nachgewiesen, einem Stern, der nur rund 0,12 Sonnenmassen schwer ist. Aus den Spektraldaten ermittelten die Forscher, dass es um GJ 3512 einen Gasriesen von 0,46 Jupitermassen in einer exzentrischen Umlaufbahn geben muss. Für einen Umlauf um seinen Stern benötigt der Planet GJ 3512b rund 204 Tage, der größte Teil seines Orbits ist demnach seinem Stern näher als die Bahn des Merkur der Sonne. Eine undeutliche zweite Signatur im Lichtspektrum von GJ 3512 deutet darauf hin, dass es um diesen Stern sogar noch einen zweiten großen Planeten mit einer Umlaufzeit von 1400 Tagen geben könnte, wie Morales und sein Team berichten. Sie vermuten sogar, dass der Stern einst noch einen dritten Exoplaneten besaß, der aber ausgeschleudert wurde und dabei die exzentrische Bahn von GJ 24512b und die große Lücke zum mutmaßlichen Außenplaneten hinterließ.
Kollaps statt allmähliche Akkretion?
Das aber bedeutet, dass der massearme, kleine Zwergstern zwei, möglicherweise sogar drei Gasriesen besessen haben könnte – das ist sehr ungewöhnlich, wie Morales und seine Kollegen erklären. Denn gängiger Theorie nach ist die Akkretionsscheibe um solche Sterne zu massearm, um mehrerer solcher Gasriesen zu produzieren. “Wir haben für das System GJ 3512 verschiedene Planetenbildungs-Szenarien nach dem Akkretionsmodell durchgespielt – ohne Erfolg”, konstatieren die Astronomen. Denn selbst wenn genügend Rohmaterial vorhanden gewesen wäre, hätte es zu lange gedauert, um einen ausreichend großen Planetenkern plus Gashülle zu generieren. “Ein Ausweg bestünde in einer sehr massereichen Scheibe, die die benötigten Bausteine in ausreichender Menge besitzt“, erklärt Co-Autor Hubert Klahr vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Solch massereiche Scheiben sind bei jungen Zwergsternen allerdings bislang nicht beobachtet worden.
