Auch Blick in die Atmosphäre von HIP 41378f liefert keine Erklärung für seine extrem geringe Dichte

Etwa 350 Lichtjahre von uns entfernt umkreist ein seltsamer Planet seinen Stern: HIP 41378f, so seine Katalogbezeichnung, hat eine extrem geringe mittlere Dichte, die mit 0,09 Gramm pro Kubikzentimeter im Bereich irdischer Schaumstoffe liegt. Ein internationales Forscherteam hat jetzt mit dem Weltraumteleskop Hubble eine Blick in die Atmosphäre des Planeten geworfen, um nach einer Erklärung für die geringe Dichte zu suchen. Ohne Erfolg: Die erhaltenen Daten ließen immer noch höchst unterschiedliche Erklärungen für den seltsamen Planeten zu, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“.

Der bereits 2016 entdeckte Planet HIP 41378f besitzt etwa die zwölffache Masse der Erde – hat dabei aber mehr als den neunfachen Durchmesser. Aus diesen Daten ergibt sich die extrem geringe Dichte von 0,09 Gramm pro Kubikzentimeter. Zum Vergleich: Die mittlere Dichte der Erde beträgt 5,5 Gramm pro Kubikzentimeter. Aus der mittleren Dichte können Astronomen folgern, ob es sich um einen Gesteinsplaneten wie unsere Erde oder eher um einen Gasplaneten wie Jupiter mit 1,33 Gramm pro Kubikzentimeter handelt. Doch der extrem geringe Wert für die Dichte von HIP 41378f machte die Himmelsforscher ratlos.

Verschiedene Modelle wurden zur Erklärung entwickelt. Insbesondere zwei davon werden derzeit von den Astronomen favorisiert: So könnte es sich um einen „extrem aufgeblähten“ Planeten handeln, der im Verhältnis zu seiner Masse wesentlich mehr Gas enthält als von den Forschern vermutet. Die andere Möglichkeit wäre, dass es sich um eine Fehlinterpretation der Daten handelt: Demnach ist der Planeten tatsächlich viel kleiner, aber von einem ausgedehnten Ringsystem umgeben. Denn HIP 41378f wurde mit der „Transit-Methode“ entdeckt. Dabei zieht der Planet von der Erde aus gesehen bei jedem Umlauf vor seinem Stern vorüber und dunkelt diesen dabei geringfügig ab. Aus der Stärke der Verdunklung lässt sich dann auf die Größe des Planeten schließen. So könnte ein Ring einen größeren Planeten vortäuschen.

Munazza Alam vom Harvard Smithsonian Center for Astrophysics im US-amerikanischen Cambridge und ihre Kollegen wollten nun sprichwörtlich Licht ins Dunkel bringen. Wenn der Planet vor seinem Stern vorüberzieht, geht ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten hindurch. Die Beobachtung dieses von der Atmosphäre gefilterten Lichts sollte, so die Überlegung der Forscher, Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Atmosphäre und damit auch auf den Aufbau des Planeten liefern. Doch sie wurden bei ihren Beobachtungen mit dem Hubble-teleskop enttäuscht: Das Spektrum des gefilterten Sternenlichts zeigte keinerlei Absorption durch Moleküle, die solche Rückschlüsse erlaubt hätten.

Die einzige Aussage, die sich aus den Beobachtungen treffen lasse, sei, so Alam und ihre Kollegen, dass es sich nicht um eine durchsichtige Atmosphäre handeln könne, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht. Als mögliche Erklärung für den rätselhaften bleiben die bereits bekannten Modelle: Eine extrem ausgedehnte Atmosphäre, die allerdings mit schwereren Elementen angereichert sein müsste, oder ein ausgedehntes Ringsystem. Im letzteren Fall könnte der Planet um 60 Prozent kleiner sein als bislang angenommen, so die Wissenschaftler. Damit hätte er dann eine Dichte von 1,2 Gramm pro Kubikzentimeter und läge im normalen Bereich von Gasplaneten. Beobachtungen der Planeten-Transits mit dem neuen James Webb Space Telescope könnten jedoch möglicherweise zwischen diesen Modellen entscheiden.

Bildquelle: NASA