TOI-332 b: Exoplanet ohne Atmosphäre - und keiner weiß, warum
Dem Exoplaneten TOI-332 b fehlt die Atmosphäre, er umrundet seinen Wirtsstern superschnell und ist dichter als Eisen. Er ist ein Rätsel für die Wissenschaft.
Forscher haben in unserer Milchstraße einen Neptun-ähnlichen Exoplaneten entdeckt, den es so gar nicht geben dürfte. TOI-332 b umrundet seinen Wirtsstern in nur 18,72 Stunden und das in einer Entfernung von gerade einmal 2,4 Millionen Kilometern (0,016 Astronomische Einheiten; AE). Zudem ist er 3,2-mal so groß wie die Erde und damit fast so groß wie unser Eisriese Neptun, dessen Radius 3,88 Erdradien entspricht.
Allein deswegen ist TOI-332 b schon ein interessantes Objekt – so schnelle Neptunwelten wurden bisher nur selten gefunden. Doch auch seine Masse stellt die Fachwelt vor ein Rätsel. Zum Vergleich: Neptun hat eine Erdmasse von 17,15. Die Masse von TOI-332 b beträgt aber 57,2 Erdmassen.
Der Exoplanet soll damit eine Dichte von 9,6 Gramm pro Kubikzentimeter haben. Damit ist er dichter als Eisen. Die Dichte der Erde beträgt 5,51 Gramm pro Kubikzentimeter, die von Neptun 1,64 Gramm und die Dichte von Eisen liegt bei etwa 7,86 Gramm.
Der Exoplanet gehört zum Sternensystem von TOI-332, einem orangefarbenen Zwergstern in 727 Lichtjahren Entfernung. Die Temperatur des Sterns beträgt 5.251 Grad Kelvin und sein Alter wird auf fünf Milliarden Jahre geschätzt.
Dieser Stern ähnelt unserer Sonne, ist aber etwas kleiner (87 Prozent des Sonnenradius) und hat etwas weniger Masse (88 Prozent unserer Sonnenmasse). Entdeckt wurde das System vom Weltraumteleskop Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite; Satellit zur Beobachtung von Transit-Exoplaneten) der US-Raumfahrtbehörde Nasa.
TOI-332 b müsste eine Atmosphäre haben – aber wo ist sie?
Die Modellierung des Forschungsteams legt nahe, dass der Exoplanet einen riesigen dichten Eisenkern mit einem felsigen Mantel und einer dünnen Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium hat. Bei einem Kern von dieser Größe wird jedoch eine große, dichte, ausgedehnte jupiterähnliche Atmosphäre erwartet. Doch diese ist nicht vorhanden.
"Dieser ungewöhnliche Planet stellt alles infrage, was wir derzeit über die Planetenentstehung verstehen; wie ein solch riesiger Kern ohne eine Gashülle existieren kann, bleibt eine unbeantwortete Frage", heißt es in der Studie.
Bei einer Welt, die so nahe an ihrem Stern liegt, sollte es zu Fotoverdampfungsprozessen kommen, bei denen die extreme Strahlung des Sterns die Atmosphäre verdampft und sie entweicht. Fotoverdampfung allein kann den Verlust einer Atmosphäre dieser Größe aber nicht erklären – nicht einmal einen Großteil des Verlustes.
Es könnte sein, dass eine Kollision mit einem anderen Objekt von der Größe eines Planeten den größten Teil der Atmosphäre von TOI-332 b weggesprengt hat. Vielleicht besaß TOI-332 b aber auch nie eine Atmosphäre. Es sind weitere Untersuchungen nötig, um die Geheimnisse des merkwürdigen Exoplaneten TOI-332 b zu lüften.
Zur Studie
Die Studie wurde am 23. August 2023 auf dem Pre-Print-Server arxiv.org und am 31. August 2023 im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Sie heißt TOI-332 b: A super dense Neptune found deep within the Neptunian desert (TOI-332 b: ein superdichter Neptun, entdeckt tief in der neptunischen Wüste).
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