Nicht alle Planeten umkreisen Sterne. Einige zip durch unsere Galaxie alle auf eigene Faust. Und jetzt haben Astronomen den kleinsten dieser Schurkenplaneten gefunden.
Die neu entdeckte wandernde Welt hat ungefähr die Masse der Erde. Ohne Sonne am Himmel ist es immer Nacht auf diesem einsamen Planeten. Und dieser Himmel ist viel dunkler und voller Sterne, als man von jedem Ort der Erde aus sehen kann.
„Der Himmel muss wunderbar sein“, sagt Przemek Mróz. Er ist Astronom am Caltech in Pasadena, Kalifornien. Er leitete das Team, das den Planeten entdeckte. Aber der Mangel an Sonne hat seinen Preis, sagt er. „Es muss auch eiskalt sein.“
Dieser Drifter tritt einem kleinen Club bei. In den letzten 20 Jahren haben Astronomen weniger als zwei Dutzend Planeten ohne Sterne in unserer Galaxie gefunden. Die meisten sind große Gaskugeln, die Jupiter ähnlicher sind als der Erde. Aber Wissenschaftler denken, dass diese Welten die Spitze eines riesigen Eisbergs sind. Allein in unserer Galaxie könnten Milliarden auf ihre Entdeckung warten.
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Ein wertvoller Planet
Es ist „sehr wertvoll“, diesen winzigen Planeten zu finden, sagt Diana Dragomir. Sie ist Astronomin an der University of New Mexico in Albuquerque. Sie sucht nach Planeten um andere Sterne als unsere Sonne. Diese Arbeit hilft ihr herauszufinden, wie viele andere Welten als die Erde eine Art Leben beherbergen können. Es gibt wahrscheinlich nichts Lebendes auf diesem dunklen, kalten Waisenplaneten. Aber seine Entdeckung gibt Dragomir und anderen Wissenschaftlern Informationen über Welten, die schwer zu finden sind.
„Die Tatsache, dass wir es gefunden haben, bedeutet viel, auch wenn es nur schwebt, weil es bedeutet, dass es sich überhaupt gebildet hat“, sagt sie.
Astronomen glauben, dass sich verwaiste Planeten in Sonnensystemen wie unserem gebildet haben. Aber irgendwas hat den Planeten rausgeschmissen. Vielleicht hat die Schwerkraft einer größeren Welt einem Planeten den Stiefel gegeben. Oder vielleicht ist ein vorbeiziehender Stern zu nahe gekommen, und seine Schwerkraft hat ein oder zwei Planeten gefangen.
Dragomir sagt, dass sich diese neu entdeckte Welt wahrscheinlich ziemlich weit von ihrem Heimatstern entfernt gebildet hat. Wenn es zu nahe wäre, hätte die Schwerkraft des Sterns es daran gehindert, zu entkommen.
Planeten, besonders kleine, die weit von ihren Sternen entfernt sind, sind oft schwierig zu finden. „Obwohl wir denken, dass es um viele, viele Sterne entfernte Planeten gibt, können wir es nicht genau wissen“, sagt Dragomir. „Es ist sehr hilfreich, mit einer anderen Technik auch nur eine solche zu finden, da sie zu einer ziemlich kleinen Stichprobe beiträgt.“ Sie fügt hinzu, dass die Entdeckung dieses wandernden Planeten „uns sagt, dass diese kleinen Planeten in einer angemessenen Entfernung von ihrem Stern entstehen.“
Wann ist ein Planet kein Planet?
Die meisten Menschen betrachten Planeten als Objekte, die Sterne umkreisen. Tatsächlich besagt die offizielle Definition, dass ein Planet einen Stern umkreisen muss. Genauer gesagt unsere Sonne. Schurkenplaneten erfüllen diese Definition nicht, die von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) beschlossen wurde, bemerkt Jessie Christiansen. Sie ist Astronomin am Caltech. Wie Dragomir zählt sie auch alle Arten von Planeten, die da draußen sind. Die IAU ist die Gruppe, die über offizielle Definitionen und Namen für Dinge im Weltraum entscheidet.
Aber viele argumentieren jetzt, dass ein Planet nur dadurch definiert werden sollte, wie er entstanden ist. Die IAU sagt weiter, dass ein Planet alles ist, was groß genug ist, damit sich seine Schwerkraft zu einer Kugel formt. Sonst wäre es ein klumpiger Asteroid oder Komet. Aber das Objekt kann nicht so massiv sein, dass es Atome zerquetscht und zu leuchten beginnt. Dann wäre es ein Stern.
Basierend auf ihrer Masse bestehen Schurkenplaneten die Inspektion. Aber „unsere Institutionen haben die Tatsache, dass diese Planeten existieren, noch nicht eingeholt“, sagt Christiansen.
„Die NASA schreibt die Definition gerade buchstäblich um“, sagt sie. Die NASA verfolgt Planeten, die außerhalb unseres Sonnensystems gefunden wurden, in einer Computerdatenbank. Es heißt NASA Exoplanet Archive. (Ein Exoplanet ist jeder Planet, der unsere Sonne nicht umkreist.), aber Dragomir sagt, dass diese Datenbank noch keine verwaisten Welten enthält. „Wir sind dabei, unsere Archive neu zu gestalten, damit wir sie hosten können“, sagt sie.
Wirklich niedrige Quoten
Astronomen finden die meisten Planeten, indem sie erkennen, wie sie die Sterne beeinflussen, die sie umkreisen. Das wird natürlich nicht für die Waisen funktionieren. Sie emittieren auch kein Licht, sodass Astronomen sie nicht direkt sehen können.
Verwaiste Planeten können jedoch das Licht von Sternen verändern, die viel weiter entfernt sind. Dieser Vorgang wird als Gravitationslinse bezeichnet.
Wenn etwas im Weltraum zwischen der Erde und einem Stern hindurchgeht, fokussiert die Schwerkraft des Objekts das Licht dieses Sterns auf die Erde. „Es ist wie eine Lupe“, sagt Mróz. Für jemanden auf der Erde erhellt sich der Stern, wenn das Objekt vorbeizieht. Und so entdeckten Forscher diesen winzigen Schurkenplaneten.
Im Juni 2016 hellte sich ein schwacher Stern im Sternbild Schütze etwas auf. Es verblasste dann wieder normal. Mróz und sein Team haben gemessen, wie lange es dauerte, bis der Stern heller und dunkler wurde. Der Wechsel dauerte etwa fünf Stunden. Das sagte ihnen die ungefähre Masse des vorbeifahrenden Objekts. Sie schätzen, dass seine Masse so wenig wie ein Drittel der Masse der Erde oder so viel wie doppelt so massiv wie unser Planet sein könnte. Sie teilten ihre Entdeckung am 1. November in Astrophysical Journal Letters mit.
Mróz und sein Team bemerkten den Planeten mit einem Teleskop namens OGLE. Die Abkürzung steht für Optical Gravitational Lensing Experiment. Das Teleskop befindet sich in der Atacama-Wüste von Chile. Es starrt auf Teile unserer Milchstraße, die viele Sterne haben, wie das Zentrum der Galaxie. Es sucht dann nach Veränderungen im Sternenlicht, die durch vorbeischwebende dunkle Objekte verursacht werden.
Die Wahrscheinlichkeit, nur ein Objekt zu finden, ist astronomisch. Die Ausrichtung zwischen der Erde, einem Objekt und einem Hintergrundstern muss nahezu perfekt sein. „Wenn man nur einen Stern beobachten würde, müsste man im Durchschnitt eine Million Jahre warten“, sagt Mróz.
Niemand will so lange warten. Um ihre Chancen zu erhöhen, beobachten Wissenschaftler Millionen, anstatt einen Stern zu beobachten. Das OGLE-Teleskop überwacht jede klare Nacht die gleichen 200 Millionen Sterne, bemerkt Mróz. Das lässt sie jedes Jahr ein paar tausend Schwimmer finden, obwohl die meisten nur schwache Sterne sind.
Was kommt als nächstes
Dieser winzige Planet stößt an die Grenzen dessen, was Teleskope wie OGLE können, sagt Mróz. Um viel mehr zu finden, brauchen Astronomen ein Teleskop im Weltraum, das der Herausforderung gewachsen ist.
Hier kommt das Nancy Grace Roman Space Telescope ins Spiel. Es soll um 2025 starten. Es wird so groß sein wie das Hubble-Weltraumteleskop, aber es wird 100 mal mehr vom Himmel auf einmal sehen. Das neue Teleskop ist nach Nancy Grace Roman, der ersten Chefastronomin der NASA, benannt. 1959 schrieb sie, dass Astronomen mit einem Teleskop im Weltraum Planeten um andere Sterne finden könnten. (Ihr namensgebendes Teleskop wird nicht das erste derartige Planetenfindungsteleskop im Weltraum sein. Das Kepler-Weltraumteleskop zum Beispiel fand mehr als 2.700 Exoplaneten, bevor 2018 das Gas ausging.)
Das römische Teleskop wird weit über der wackeligen Erdatmosphäre kreisen. Von dort aus wird es in der Lage sein, viele umherstreifende Planeten zu finden (und auch viele andere Wissenschaften zu betreiben).
“ Im Moment wissen wir sehr wenig über frei schwebende Planeten „, sagt Samson Johnson. Er ist Astronom an der Ohio State University in Columbus. Kürzlich berechneten er und andere Wissenschaftler, wie viele schwebende Planeten das römische Teleskop finden könnte. Sie schätzen, dass es mindestens 250 finden könnte, einige so winzig wie der Mars. Sie berichteten über diese Ergebnisse im September Astronomical Journal.
Solche Entdeckungen könnten Astronomen viel darüber erzählen, wie Planeten entstehen. Einige der Sonnensysteme in unserer Galaxie weisen Hinweise auf vergangene Unordnung auf. Sie beherbergen Planeten mit Umlaufbahnen, die auf seltsame Weise geneigt und beabstandet sind. Aber andere Sonnensysteme sind ordentlich und ordentlich.
„Eine der Fragen in Zukunft ist, was ist häufiger?“ Christiansen sagt. Wenn das römische Teleskop viele schwimmende Planeten aufdeckt, sagt sie, dann könnte es darauf hindeuten, dass Planeten oft aus ihren Häusern geworfen werden. Und das kann bedeuten, dass viele junge Planetensysteme chaotisch sind.
Sogar unser eigenes Sonnensystem war einst chaotisch. Aber seit Hunderten von Jahren gingen Astronomen davon aus, dass unser Sonnensystem immer so aussah, wie es jetzt aussieht: schön und organisiert. Sie dachten auch, dass andere Planetensysteme unserem ähnlich sein würden. Aber die Vielfalt der Welten, die wir entdeckt haben, einschließlich verwaister Planeten, zeigt, dass dies nicht der Fall ist. Und einige Wissenschaftler denken jetzt, dass unser Sonnensystem vor langer Zeit einen Planeten verloren hat.
„Eines der schönsten, erstaunlichsten und aufregendsten Dinge, die aus Exoplaneten hervorgegangen sind“, sagt Christiansen, „ist die Entdeckung, dass es so viele verschiedene Arten von Planetensystemen gibt.“