TOI-5205 b: Dieser verbotene Planet dürfte eigentlich gar nicht existieren

• "Verbotener" Riesenplanet entdeckt
• TOI-5205 b mit dem James-Webb-Weltraumteleskop beobachtet
• Sprengt alle bisherigen Modelle der Planetenentstehung

Ein jupitergroßer Planet, der eigentlich gar nicht existieren dürfte – genau das haben Astronomen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop nun genauer unter die Lupe genommen. TOI-5205 b umkreist einen vergleichsweise winzigen, kühlen Stern und stellt damit gängige Vorstellungen zur Planetenentstehung auf den Kopf.

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Warum ist TOI-5205 b ein "verbotener Planet"?

Wissenschaftler bezeichnen solche Systeme als "verboten", weil aktuelle Modelle schlicht nicht erklären können, wie derart massereiche Himmelskörper in unmittelbarer Nähe zu leuchtschwachen Sternen entstehen. Das Forschungsteam um Caleb Cañas vom NASA Goddard Space Flight Center hat die Ergebnisse seiner Untersuchung nun im Fachjournal "The Astronomical Journal" veröffentlicht.

Um die Geheimnisse von TOI-5205 b zu entschlüsseln, nutzten die Forscher eine bewährte Methode: Sie beobachteten, wie der Planet vor seinem Mutterstern vorbeizieht. Bei diesem sogenannten Transit blockiert der Himmelskörper beachtliche sechs Prozent des Sternenlichts – ein ungewöhnlich hoher Wert, der auf das extreme Größenverhältnis zwischen Planet und Stern zurückzuführen ist.

Mit Hilfe von Spektrographen analysierten die Wissenschaftler das durchscheinende Licht während dreier solcher Durchgänge. Diese Technik ermöglicht es, die chemische Zusammensetzung der Planetenatmosphäre zu bestimmen – und genau hier warteten die eigentlichen Überraschungen.

"Zu wenig Metall!" Überraschung in der Atmosphäre

Die Analyse förderte ein unerwartetes Ergebnis zutage: Die Atmosphäre von TOI-5205 b weist eine deutlich geringere Konzentration schwerer Elemente auf als sowohl Jupiter als auch der eigene Mutterstern. In der Astronomie spricht man hier von niedriger Metallizität. Zusätzlich wiesen die Forscher Methan und Schwefelwasserstoff nach.

Computermodelle deuten darauf hin, dass der Planet insgesamt wesentlich mehr schwere Elemente enthält, als seine äußere Hülle vermuten lässt. "Wir beobachteten eine viel niedrigere Metallizität, als unsere Modelle für die Gesamtzusammensetzung des Planeten vorhergesagt hatten", erklärte Shubham Kanodia von Carnegie Science. Die schweren Elemente seien offenbar während der Entstehung nach innen gewandert, sodass sich Kern und Atmosphäre nicht mehr vermischen.

Sieben Riesen und ihre roten Zwerge

Die Untersuchung von TOI-5205 b ist Teil eines größeren Forschungsprogramms mit dem Namen "Red Dwarfs and the Seven Giants". Dabei nutzen Wissenschaftler das James-Webb-Weltraumteleskop, um ähnliche Systeme zu erforschen – sogenannte GEMS, also Riesenplaneten, die um M-Zwergsterne kreisen.

Diese kompakten, kühlen Sterne galten lange als unwahrscheinliche Heimat für jupitergroße Begleiter. Weitere Beobachtungen von TOI-5205 b und vergleichbaren Himmelskörpern sollen nun Licht ins Dunkel bringen, wie diese vermeintlich unmöglichen Welten tatsächlich entstehen konnten.

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