Jupiter: Kein gewöhnlicher Planet

Jeder Planet in unserem Sonnensystem hat einzigartige und faszinierende Eigenschaften. Die Erde beheimatet eine schillernde Vielfalt am Leben. Mars hat die größten Vulkane und eine Schlucht, die so groß ist, sie würde sich über Nordamerika vom Ozean zum Ozean erstrecken. Saturn würde schwimmen—wenn sie eine Badewanne finden könnten, die groß genug wäre. Jupiter stecht aber hervor. Dort sehen wir einen Sturm, der 400 Jahre alt und groß genug, zwei Erden zu schlucken, ist. Die Schwerkraft des Planeten ist stark genug, Vulkanismus auf einem seiner größeren Monde zu verursachen. Was noch? Jupiter dient als Schutzschild für uns, in dem er Asteroiden, die sonst die Erde treffen würden, auffängt und die Zahl der dadurch resultierende Massenaussterbensereignisse minimiert. Als Wissenschaftler neue Planetensysteme um andere Sterne entdecken, wollen sie wissen, ob diese Systeme auch Jupiter-ähnliche Planeten haben. Nach fast drei Jahrzehnten von dieser Planetenjagd scheint es, dass Jupiter-ähnliche Planeten auch selten sein können.

Viele Planeten von Jupiter-Format

Obwohl Astronomen jetzt 4000+ Exoplaneten entdeckt haben, haben sie die Massen und Umlaufbahnen für nur etwa ein Viertel davon bestimmen können (968 bis dato; Wenden Sie den Katalogfilter “mass:mjup << 100.0 AND axis:au << 100000.0”). Von diesen Exoplaneten mit bekannten Umlaufbahnen und Massen haben 671 eine Masse größer als die von Saturn, oder mehr als 30% der Jupitermasse, M_Jup. Es ist klar, dass Planeten der Größe Jupiters die Mehrheit der von Astronomen gefundenen Exoplaneten ausmachen. Das Interessante dran ist, dass fast 500 dieser Exoplaneten von der Größe Jupiters ihren Stern in einer Entfernung umkreisen, die kleiner ist, als die Sonne-Mars-Entfernung. In unserem Sonnensystem umkreist Jupiter die Sonne mit einer Entfernung von 5,2 AU. (AU heißt auf Englisch “astronomical unit” d.h. “astronomische Einheit”; diese ist die Entfernung mit der die Erde die Sonne umkreist.) Astronomen wollen wissen, wie häufig Sonne-ähnliche Sterne – Jupiter-ähnliche Planeten beheimaten.

Biaskorrektur

Die Mehrheit der 4000+ bekannten Exoplaneten wurden entweder mittels der Radialgeschwindigkeitsmethode oder der Transitmethode entdeckt. Diese zwei Methoden aber sind am empfindlichsten wenn es darum geht, Exoplaneten zu finden, die sehr nah am Mutterstern sind—viel näher als der Umlaufbahn von Jupiter. Daher liefern alle Schlüsse, die wir ausschließlich aus den durch diese zwei Methoden ziehen, verzerrte Information bezüglich der Häufigkeit von Jupiter-ähnlichen Planeten. Damit verglichen hat die direkte Nachweismethode eine weit bessere Empfindlichkeit fürs Aufspüren von Exoplaneten mit Umlaufbahnen die gleich groß oder größer sind als der von Jupiter. Wenn Astronomen durch alle drei Methoden gewonnene Daten gebrauchen, gewinnen sie ein genaueres Bild.

Sonnen mit Jupiter-ähnlichen Planeten sind selten

Ein Astronomenteam hat die direkte Nachweismethode mit dem Gemini Planet Imager Exoplanet Survey (GPIES) gebraucht. GPIES hat mehr als 300 Sterne in der Suche nach Exoplaneten beobachtet. Das Team hat neun Objekte gefunden, die ihre Muttersterne in Entfernungen von 10 bis 100 AU umkreisten. Sechs davon waren Planeten in Jupiter-Größe und hatten Massen zwischen 3 und 15 M_Jup. Die drei anderen waren braune Zwergsterne mit Massen höher als 25 M_Jup.₁ Diese ERgebnisse, zusammen mit der Verteilung der Planeten von Jupiter-Größe aus der Transitmethode und Radialgeschwindigkeit zeigen, dass Planeten von Jupiter-Größe am häufigsten zwischen 1–10 AU vorkommen (genauso wie Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem).₂ An und für sich, scheint dieser Befund zu zeigen, dass unser Sonnensystem ein ganz normales ist. Die Forschungsarbeit fand aber auch eine “starke Korrelation zwischen der Häufigkeit der Planeten und der Masse des Muttersternes; wo Sterne
M* > 1.5M_Sun viel wahrscheinlicher Planeten mit Massen zwischen M_Jup” in diesem Bereich der Umlaufbahnen. Mit anderen Worten bilden sich Jupiter-ähnliche Planeten (die eine Jupiter-ähnliche Masse UND einen Jupiter-ähnlichen Umlaufbahn haben, wie in unserem Sonnensystem) seltener um Sterne so klein wie die Sonne.

Heute nehmen viele an, dass unser Sonnensystem ein typisches Stern-mit-Planetensystem darstellt. Diese Studien zeigen aber, dass die Daten ein anderes Bild malen. Bruce Macintosh, der Principle Investigator des GPI sagt es so:

Angesichts dessen, was wir und andere Forscher bis jetzt gesehen haben, sieht unser Sonnensystem nicht wie andere Sonnensysteme aus . . . Wir haben nicht so viele eng an den Mutterstern umkreisende Planeten wie sie und wie haben jetzt vorläufigen Beweis dafür, dass unser Sonnensystem auch dadurch ausstechen könnte, in dem es diese Art Jupiter-und-größer Planeten nicht hatte.

Es scheint, dass unsere Planeten—vor allem Jupiter—unser Sonnensystem zu einer großen Ausnahme machen. Das ist noch ein Grund, unseren Platz im Kosmos.