Sechs Planeten, die in perfekter Synchronität um eine "Sonne" tanzen, entdeckt: sie befinden sich in der Milchstraße

Sechs Planeten kreisen in unmittelbarer Nähe eines Sterns, der 100 Lichtjahre von unserer Sonne entfernt ist. Dies ist die Entdeckung der Cheops-Mission der ESA im Sternbild Berenice-Koma. Es handelt sich um ein einzigartiges Sonnensystem, das dank des Rotationsrhythmus der Planeten seit seiner Entstehung mehr als eine Milliarde Jahre lang stabil geblieben ist. Wir wollen sehen, wie das möglich ist!

Sechs Exoplaneten in 100 Lichtjahren Entfernung: die Entdeckung von Cheops

NASA/JPL-Caltech

Teleskope auf der Erde und in der Umlaufbahn untersuchen seit einigen Jahren den Stern HD 110067. Im Jahr 2020 hatte TESS der NASA Schwankungen in der Helligkeit des Sterns aufgedeckt, ein Hinweis auf die mögliche Anwesenheit von Planeten in der Umlaufbahn. Nun war die Cheops-Mission der ESA-Raumfahrtbehörde an der Reihe, die versuchte, einige Antworten über dieses besondere Sonnensystem zu finden. Das 100 Lichtjahre von uns entfernte System HD 110067 ist ein astronomisches Rätsel.

Zunächst schien es zwei mögliche Planeten zu haben, die von TESS identifiziert wurden, aber Cheops entdeckte bald einen dritten. Und es war diese Entdeckung, die zur Entdeckung der anderen fehlenden Planeten führte. Das kleine, aber präzise Orbitalteleskop der ESA nutzte die orbitale Resonanz, um die Bahnen dieser Planeten mit noch nie dagewesener Präzision zu berechnen. Das Konzept der orbitalen Resonanz ist der Schlüssel zur Lösung dieses Rätsels: eine kosmische Harmonie, die sich aus einem Sonnensystem ergibt.

Ein lange verborgenes Geheimnis: die Orbitalresonanz des Sonnensystems

Thibaut Roger/NCCR PlanetS - CC BY-NC-SA 4.0

Die Cheops-Mission hat gezeigt, dass die sechs Exoplaneten um den Stern HD 110067 einen harmonischen Tanz vollführen, der ihre Bahnen charakterisiert. Es handelt sich um eine rhythmische Bewegung, die sich aus den Helligkeitsschwankungen ihres Sterns ergibt, die TESS bereits zu interpretieren versucht hatte, die sich aber als unverständlich erwies. Die Planeten befinden sich in einem perfekten Gravitationsgleichgewicht und folgen miteinander verbundenen Bahnen. Orbitale Resonanz tritt auf, wenn zwei sich umkreisende Körper Umdrehungsperioden haben, deren Verhältnis sich als Bruchteil kleiner ganzer Zahlen ausdrücken lässt.

Im Fall des Sterns HD 110067 beispielsweise stehen die vier innersten Planeten im Verhältnis 3:2 zueinander in orbitaler Resonanz. In der Praxis durchläuft der innerste Planet drei Bahnen, während der nächste Planet zwei Bahnen durchläuft, und dasselbe gilt für den zweiten und den dritten Planeten. Der vierte Planet befindet sich dann in einer 4:3-Bahnresonanz mit dem fünften Planeten, der wiederum in einer 4:3-Resonanz mit dem sechsten Planeten steht. Die Intuition der Cheops-Mission bestand darin, die partiellen TESS-Daten so zu interpretieren, als ob sich die Planeten in orbitaler Resonanz befänden. Und so wurden die fehlenden Planeten gefunden und das Rätsel gelöst.

Neue Erkenntnisse über die Tiefen des Weltraums dank Cheops und James Webb

Die Entdeckung von Cheops stellt bisherige Vorstellungen über die Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen in Frage, wirft aber auch neue Fragen über deren Stabilität auf. Theoretisch gibt es in allen Sonnensystemen Planeten, die sich in einer Orbitalresonanz befinden, die dann durch Zusammenstöße mit anderen Himmelskörpern verloren geht. Im Falle der Erde können wir uns an den Zusammenstoß mit Theia erinnern, der vor 4,46 Milliarden Jahren zur Entstehung des Mondes geführt haben soll. Im Gegensatz dazu können wir die Orbitalresonanz zwischen drei Jupitermonden und dem Gasriesen nachzeichnen.

Diese Beobachtungen sind ein vielversprechender erster Schritt für weitere Entdeckungen und Messungen, vielleicht mit dem James-Webb-Teleskop. Dies wird nach und nach neue Horizonte für das Verständnis unseres Sonnensystems und anderer Himmelskörper eröffnen. Zwar sind die sechs Exoplaneten in der Koma von Berenice mit Temperaturen von etwa 170° C nicht bewohnbar. Dennoch ist ihr Tanz faszinierend und, soweit wir wissen, der erste, den wir miterleben dürfen.