Vom Merkur bis zum Neptun – die acht Planeten unseres Sonnensystems besitzen sehr unterschiedliche Massen, Merkmale und Entstehungsgeschichten. Noch größer erscheint die Vielfalt allerdings beim Blick in die Ferne des Alls: Der analytische Blick auf viele Welten außerhalb unserer kosmischen Heimat hat in den letzten Jahren verdeutlicht, dass es Planeten mit Eigenschaften gibt, wie sie bei uns nicht vorkommen. Dazu gehören Gasplaneten, die Mini-Neptune genannt werden. Es handelt sich dabei um kleinere, dichtere Versionen unseres Planeten Neptun, die zwischen 2- und 4-mal so groß wie die Erde sind. Sie bestehen aus dicken Gasschichten – im Inneren sitzt aber vermutlich ein großer Gesteinskern. Eine weitere Kategorie von Exoplaneten, die es im Sonnensystem nicht gibt, stellen die sogenannten Supererden dar: Gesteinsplaneten, die ein Mehrfaches der Erdmasse besitzen.
Zwischen diesen beiden Planetenarten gibt es offenbar einen interessanten Zusammenhang, legen nun die Ergebnisse der Forscher um Michael Zhang vom California Institute of Technology in Pasadena nahe. Sie präsentieren sie in zwei separaten Veröffentlichungen. Im Visier des Hubble-Weltraumteleskops der NASA stand dabei ein Mini-Neptun, der den 73 Lichtjahre entfernten Stern HD 63433 umkreist. In der zweiten Studie werden die Untersuchungsergebnisse eines Mini-Neptuns in dem 103 Lichtjahre entfernten Sternsystem TOI 560 vorgestellt, den die Forscher mit dem W. M. Keck-Observatorium auf Hawaii unter die Lupe genommen haben.
Zwei dampfende Mini-Neptune im Visier
Wie sie erklären, sind diese Planeten nicht direkt sichtbar, sie machen sich aber bei ihrer Passage vor ihrem Mutterstern bemerkbar. Beim Vorbeiziehen schimmert dabei auch Sternenlicht durch die Atmosphären der Planeten – beziehungsweise durch die Materie, die ihnen entweicht. Aus Signaturen im Lichtspektrum sind dabei auch Rückschlüsse auf die enthaltenen Elemente möglich.
Im Fall des Mini-Neptuns TOI 560.01 fanden die Forscher dabei nun Anzeichen von Helium, das dem Planeten entfleucht. Bei HD 63433c stellten sie ebenfalls einen Verlust fest – in diesem Fall fanden sie die Signatur von Wasserstoff. “Die Geschwindigkeit der Gase lieferte dabei den Hinweis auf den atmosphärischen Schwund”, sagt Zhang. Das beobachtete Helium um TOI 560.01 bewegt sich demnach mit bis zu 20 Kilometern pro Sekunde, während der Wasserstoff bei HD 63433c mit bis zu 50 Kilometern pro Sekunde unterwegs ist.
Wie die Wissenschaftler erklären, verursacht der Mutterstern das Entgasen der beiden Mini-Neptune: Seine Strahlung mobilisiert die Materie und bringt das heiße Gas dann dazu, wie Dampf aus einem Topf mit kochendem Wasser zu entweichen. Das festgestellte Ausmaß der Ausströmungen deutetet dabei darauf hin, dass die Atmosphären größtenteils verloren gehen werden. „Die Schwerkraft dieser Mini-Neptune ist nicht stark genug, um das sich so schnell bewegende Gas zu binden“, erklärt Zhang. “Es wurde bereits vermutet, dass junge Mini-Neptune ausgasende Atmosphären aufweisen. Aber bis jetzt hatte noch niemand einen solchen Planeten dabei beobachtet”, betont der Forscher.
