In erstaunlich vielen fremden Sonnensystemen bewegen sich die Planeten auf eigenartigen Bahnen: Viele Gasriesen, sogenannte heiße Jupiter, umrunden ihre Sonne innerhalb weniger Tage. Etwa ein Viertel von ihnen kreist jedoch genau andersherum um den Stern als dieser um sich selbst. In unserem Sonnensystem wäre ein Planet auf solch einem retrograden Orbit eine Art Geisterfahrer. Eine mögliche Erklärung für dieses bislang rätselhafte Phänomen liefern nun Forscher um Smadar Naoz: Ihrer Meinung nach brachte ein zweiter, größerer Planet die ursprünglich weiter außen kreisenden Gasplaneten von ihrem konventionellen Kurs ab.
“Wie kann sich der Stern in eine Richtung drehen und der Planet genau ihn entgegengesetzt umlaufen? Es ist wirklich verrückt”, sagt der Astrophysiker Frederic Rasio, einer der Co-Autoren. “Es widerspricht ganz offensichtlich den Grundlagen unserer Vorstellung davon, wie sich Sterne und Planetensysteme bilden.” Die Planetenforscher nehmen an, dass ein Planetensystem aus einer Scheibe aus Gas und Staub entsteht. Diese Materie kreist langsam wie ein riesiges Karussell um das Massenzentrum der Gasscheibe. Sowohl der Stern, der im Zentrum der Scheibe entsteht, als auch die später geborenen Planeten konservieren den Drehimpuls der Scheibe. Alle Himmelskörper in einem System müssen sich daher in die gleiche Richtung drehen ? es sei denn, sie kommen sich gegenseitig in die Quere.
Um das Rätsel zu lösen, entwickelte das Team ein Computermodell, das den Einfluss eines zusätzlichen Planeten ausrechnen sollte. In das Modell flossen vor allem die bekannten Gesetze der Himmelsmechanik ein, allerdings rechneten die Forscher mit höherer Genauigkeit als in bisherigen Simulationen. Sie stellten fest, dass ein schwerer, weit draußen kreisender Planet über Jahrmillionen einen störenden Einfluss auf einen Planeten mit der Masse und der Umlaufbahn Jupiters ausüben kann. “Wenn man mehr als einen Planeten hat, stören sie sich gegenseitig durch ihre Schwerkraft”, sagt Rasio. Obwohl der Abstand zwischen den beiden im Modell weit größer ist als der zwischen der Sonne und Pluto, kann sich die Störung über viele Jahrmillionen so stark aufschaukeln, dass die Bahn des inneren Planeten immer wieder vom Kreis zu einer extrem schmalen Ellipse wird. Voraussetzung ist, dass zwischen den Bahnebenen der beiden Planeten ein relativ großer Winkel liegt. Wie die Forscher berichten, tauschen die beiden trotz der großen Entfernung immer wieder einen Teil ihres Drehimpulses aus. Dadurch verändert sich mal die Lage der Bahnebene des inneren Planeten, dann wechselt wieder die Form der Bahn vom Kreis zur Ellipse. Dabei kommt der Planet dem Stern immer näher, ähnlich wie Kometen auf ihren langgestreckten Bahnen.
Im Zuge des Durcheinanders kann es passieren, dass der innere Planet zeitweise auf eine Bahn gerät, die mehr als 90 Grad gegenüber dem Äquator des Sterns geneigt ist. Wenn er in dieser Phase dem Stern zu nahe kommt, kann er zu einem retrograden heißen Jupiter werden, schreiben die Forscher. Denn der Stern kann den Planeten einfangen: Die starken Gezeitenkräfte heizen den Planeten dann auf. Er verliert Energie, wodurch sich seine ehemals weitläufige Bahn schnell in einen engen Kreis verwandelt. Aufgrund der Berechnungen gehen Naoz und seine Kollegen nun davon aus, dass Systeme mit einem retrograden heißen Jupiter noch von mindestens einem weiteren großen Planeten umkreist werden.
Smadar Naoz (Northwestern University, Illinois) et al.: Nature, Bd. 473, S. 187, doi:10.1038/nature10076 wissenschaft.de – Ute Kehse
