Er ist größer und schwerer als Jupiter, rast in nur gut zwei Tagen um seinen Stern und bewegt sich dabei auf einer ungewöhnlich langgezogenen Bahn: Forscher der Universität Tokio haben einen seltenen Exoplaneten entdeckt, der Astronomen vor allem wegen seiner außergewöhnlichen Umlaufbahn interessiert. Viel Zeit für Beobachtungen bleibt allerdings nicht. Ab Mitte 2033 dürfte der Planet laut der Studie von der Erde aus nicht mehr regelmäßig sichtbar vor seinem Stern vorbeiziehen.

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Der Planet trägt den Namen TOI-1355B und gehört zur Gruppe der sogenannten heißen Jupiter. Damit bezeichnen Astronomen Gasriesen, die ihrem Stern extrem nahe sind und deshalb sehr hohe Temperaturen erreichen.

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Ein Gasriese auf ungewöhnlicher Bahn

TOI-1355B ist etwa 1,4-mal so groß wie Jupiter und besitzt knapp die sechsfache Masse des größten Planeten unseres Sonnensystems. Für eine Umrundung seines Sterns benötigt er lediglich rund 2,17 Tage.

Sein Heimatstern TOI-1355 ist dabei deutlich heißer als unsere Sonne. An seiner Oberfläche herrschen etwa 8400 Grad Celsius – bei der Sonne sind es rund 5500 Grad. Ungewöhnlich ist jedoch nicht nur die Nähe des Planeten zu seinem Stern. Denn anders als viele heiße Jupiter bewegt sich TOI-1355B nicht auf einer nahezu kreisförmigen Bahn. Seine Umlaufbahn ist deutlich elliptisch, also oval. Gerade diese Eigenschaft macht den Exoplaneten für die Forschung interessant.

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Was steckt hinter der ungewöhnlichen Umlaufbahn?

Astronomen gehen davon aus, dass heiße Jupiter ihre heutigen Bahnen nicht unbedingt von Anfang an besaßen. Eine mögliche Erklärung ist, dass ein solcher Planet zunächst durch die Schwerkraft anderer großer Himmelskörper auf eine stark elliptische Umlaufbahn gebracht wird.

Mit der Zeit kann die Wechselwirkung mit seinem Stern die Bahn verändern. Gezeitenkräfte könnten dazu führen, dass die Umlaufbahn allmählich weniger stark ausgeprägt und schließlich kreisförmiger wird.

TOI-1355B könnte sich laut einer Pressemitteilung der Forscher in einer solchen Entwicklungsphase befinden. Der Planet wäre damit ein seltenes Beispiel, an dem sich die mögliche Entstehungsgeschichte heißer Jupiter untersuchen lässt.

„Heiße Jupiter“ sind für Astronomen besonders spannend, weil es in unserem Sonnensystem keinen vergleichbaren Planeten gibt. Jupiter ist zwar ebenfalls ein Gasriese, kreist aber in großer Entfernung um die Sonne und benötigt fast zwölf Jahre für eine Umrundung.

Entdeckt mit dem Weltraumteleskop TESS

Aufmerksam wurden die Forscher auf TOI-1355 durch das NASA-Weltraumteleskop TESS. Das Teleskop sucht unter anderem nach Exoplaneten, indem es die Helligkeit von Sternen über längere Zeit misst. Zieht ein Planet von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbei, verdeckt er einen winzigen Teil des Sternenlichts. Die Helligkeit nimmt messbar ab. Aus diesen regelmäßigen Veränderungen können Astronomen auf einen Planeten schließen.

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Auch bei TOI-1355 zeigte sich ein solches Signal. Anschließende Beobachtungen mit Teleskopen auf der Erde ermöglichten es dem Forschungsteam, die Eigenschaften des Systems genauer zu bestimmen. Dabei stellte sich heraus, dass der Zeitpunkt eines sogenannten sekundären Durchgangs nicht zu dem Muster passte, das bei einer kreisförmigen Umlaufbahn zu erwarten wäre. Weitere Untersuchungen bestätigten die ungewöhnliche Bahn.

Planet verschiebt seine Transitbahn

Eine weitere Besonderheit entdeckten die Forscher bei der Beobachtung der sogenannten Knotenpräzession. Vereinfacht gesagt verändert sich dabei die räumliche Ausrichtung der Umlaufbahn des Planeten allmählich.

Das hat für die Astronomen eine entscheidende Folge: Der Planet wird von der Erde aus betrachtet nicht dauerhaft vor seinem Stern vorbeiziehen. Die Perspektive verändert sich so, dass die Transits voraussichtlich ab Mitte 2033 nicht mehr beobachtbar sein werden.

Der Planet selbst verschwindet dadurch natürlich nicht. Er zieht weiterhin seine Bahnen um seinen Stern. Lediglich die für uns passende Sichtlinie geht verloren. Damit bleiben den Forschern nur noch einige Jahre, um die besonderen Eigenschaften des Systems mit der Transitmethode zu untersuchen.

James-Webb-Teleskop soll weitere Hinweise liefern

Für die Wissenschaftler ist TOI-1355B deshalb trotz seiner begrenzten Beobachtungszeit ein besonders interessantes Ziel. Erste Hinweise deuten sogar auf Veränderungen in seiner Atmosphäre hin.

Das Team um Noriharu Watanabe und Norio Narita möchte den Planeten deshalb weiter untersuchen und strebt auch Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop an. Das leistungsfähige Teleskop könnte zusätzliche Informationen über die Atmosphäre des Gasriesen liefern.