Wie beim fiktiven Star-Wars-Planeten „Tatooine“ werden sie von zwei Sonnen beschienen: Neben einem bereits bekannten Exoplaneten haben Astronomen einen weiteren Himmelskörper in dem binären System TOI-1338 entdeckt. Es handelt sich damit um das zweite bekannte Doppelstern-System mit mehr als einem Planeten. Es könnte nun neue Hinweise auf die Prozesse bei der Planetenbildung liefern, sagen die Wissenschaftler.
Lange schienen Planeten mit doppelten Sonnenuntergängen nur in der Fantasie zu existieren: In einer Filmszene der Science-Fiction-Saga „Krieg der Sterne“ sind am Himmel des Heimatplaneten von Luke Skywalker zwei Sonnen zu sehen. Astronomen hielten ein solches System für kaum möglich, denn die Bedingungen rund um ein Sternenpaar galten als zu chaotisch für die Bildung von Planeten. Doch wie sich zeigte, gibt es die sogenannten zirkumbinären Systeme tatsächlich: Unter den mittlerweile zahlreich entdeckten Exoplaneten gibt es auch ein paar Exemplare, die um ein Doppelstern-System als Zentrum kreisen. Mehr als nur einer wurde allerdings bisher nur im Fall des Kepler-47-Systems entdeckt. Nun folgt ein weiteres Beispiel eines komplexeren Planetensystems um ein stellares Duo.
Ein zirkumbinäres System im Visier
Es handelt sich dabei um das System TOI-1338, das alternativ auch als BEBOP-1 bezeichnet wird. Es befindet sich etwa 1300 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Maler. Es handelt sich um ein binäres System, das aus zwei Sternen gebildet wird, die sich einmal alle 15 Tage umkreisen. Der eine Partner ist etwa zehn Prozent massereicher als unsere Sonne, der zweite Stern besitzt hingegen nur ein Drittel der Sonnenmasse und ist vergleichsweise kühl und leuchtschwach. Im Jahr 2020 entdeckten Astronomen mithilfe von Daten des NASA-Weltraumteleskops TESS bereits, dass das gemeinsame Gravitationszentrum des Duos von einem Planeten umkreist wird, der als TOI-1338b bezeichnet wurde.
Der Nachweis gelang dabei über die sogenannte Transitmethode. Dabei gibt eine kurze Verdunklung Hinweise auf einen Exoplaneten: Wenn er vor seinem Stern vorbeizieht, schluckt er einen Teil des Sternenlichts und erzeugt so eine charakteristische Schwankung in dem durch Teleskope empfangenen Sternenlicht. “Die Transitmethode ermöglichte es uns, die Größe von TOI-1338b zu bestimmen, aber die Masse blieb unklar, die ein sehr wichtiger Parameter eines Planeten ist”, sagt der Erst-Autor Matthew Standing von der University of Birmingham. Deshalb untersuchten er und seine Kollegen das System auch mittels des zweiten Verfahrens zum Nachweis von Exoplaneten, das wiederum Masse-Informationen liefern kann: Bei der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode können Astronomen anhand winziger Verschiebungen im Lichtspektrum den Schwerkrafteffekt nachweisen, den ein Planet auf seinen Stern ausübt. So versuchte das Astronomenteam durch die Daten von Instrumenten, die an zwei Teleskopen in der chilenischen Atacama-Wüste installiert sind, die Masse des von TESS entdeckten Planeten zu bestimmen.
Ein Paar mit zwei Kindern
Wie sie nun berichten, blieb dieses Vorhaben zwar erfolglos, doch dafür ging ihnen Nummer Zwei im Orbit um TOI-1338 ins Netz: Sie entdeckten durch die Radialgeschwindigkeitsmethode einen zweiten Planeten, den sie BEBOP-1c nannten. Er umkreist die beiden Sterne in einer etwas weiteren Umlaufbahn als TOI-1338b. “Bisher sind zwölf zirkumbinäre Systeme bekannt, und dies ist erst das zweite, das mehr als einen Planeten beherbergt”, erklärt Co-Autor David Martin von der Ohio State University zur Bedeutung der Entdeckung. Im Detail zeigte sich: “BEBOP-1c hat eine Umlaufzeit von 215 Tagen und eine Masse, die 65-mal größer ist als die der Erde, was etwa fünfmal weniger ist als die Masse des Jupiters”, sagt Standin.
Für den neuen Planeten liegen somit nun die Informationen vor, die im Fall des bereits bekannten Planeten TOI-1338b fehlen – und umgekehrt. Denn die Forscher konnten noch nicht die Größe von BEBOP-1c erfassen, sondern nur seine Masse. Wie sie ankündigen, werden sie jetzt allerdings versuchen, mit der Transitmethode die Ausmaße von BEBOP-1c zu bestimmen. Was TOI-1338b betrifft, lieferten die fehlenden Ergebnisse zumindest Hinweise auf seine eher kleine Masse: In Kombination mit den Informationen zu seinen Ausmaßen besitzt er demnach offenbar eine ungewöhnlich geringe Dichte.
Das System TOI-1338 soll nun auch weiterhin im Visier der Astronomie stehen. Denn obwohl sie selten sind, könnten zirkumbinäre Planeten zum Verständnis der Entstehungsprozesse von Planetensystemen beitragen, sagen die Forscher. “Planeten werden in einer Materiescheibe geboren, die einen jungen Stern umgibt und in der sich die Masse allmählich zu Planeten verdichtet”, erklärt Co-Autorin Lalitha Sairam von der University of Birmingham. “Im Fall von zirkumbinären Konstellationen umgibt die Scheibe dabei beide Sterne. Da sie einander umkreisen, wirbeln sie die Scheibe auf und stören damit die Bildung von Planeten“, so die Astronomin. Unter bestimmten Umständen können sie aber offensichtlich doch entstehen. Informationen aus zirkumbinären Systemen könnten somit beleuchten, welche Bedingungen bei der Planetenentstehung wichtig sind.
Quelle: University of Birmingham
An der Grenze des Periodensystems
