Als Astronomen zum ersten Mal andere Planeten entdeckten, waren sie völlig anders als alles, was wir jemals im Sonnensystem gefunden haben. Diese ersten Planeten wurden als „heiße Jupiter“ bezeichnet, weil sie riesige Planeten sind – noch massereicher als Jupiter – aber sie kreisen näher um ihren Stern als Merkur. Dr. Heather Knutson, eine Professorin am Caltech, erklärt diese erstaunlichen Objekte.
„Mein Name ist Heather Knutson und ich bin Professorin in der Abteilung für Planetenwissenschaften hier am Caltech. Ich studiere die Eigenschaften von extrasolaren Planeten, das sind Planeten, die andere Sterne als die Sonne umkreisen, also sind dies meistens unsere nächsten exoplanetaren Nachbarn. Wir sprechen nicht über Planeten in anderen Galaxien – wir sprechen hauptsächlich über Planeten, die sich im selben Teil unserer eigenen Ecke unserer Galaxie befinden. Diese befinden sich also um einige der sonnennächsten Sterne.“
Was ist ein heißer Jupiter?
„Die Planeten, die ich am überraschendsten gefunden habe, von all denen, die ich bisher entdeckt habe, sind, denke ich, die klassischen Beispiele, dass wir diese Art von Riesenplaneten gesehen haben, die dem Jupiter sehr ähnlich sind , aber umkreisen sehr viel näher als Merkur an unserer Sonne, also umkreisen diese Planeten ihre Sonne alle zwei oder drei Tage und werden absolut geröstet. Wir wissen, dass sie sich dort nicht gebildet haben konnten – sie mussten sich weiter draußen gebildet und hineingewandert haben. Was wir also immer noch versuchen zu verstehen, sind die Kräfte, die sie dazu veranlasst haben, hineinzuwandern, während Jupiter anscheinend einwandert ein bisschen, aber mehr oder weniger in unserem eigenen Sonnensystem geblieben.“
Was bedeuten heiße Jupiter für unser Verständnis unseres eigenen Sonnensystems?
„Die Auswirkungen dieser „heißen Jupiter“, wie wir sie nennen, sind für unser eigenes Sonnensystem tatsächlich enorm, denn wenn Sie wissen möchten, wie viele potenziell bewohnbare erdähnliche Planeten es gibt, dann wütet einer dieser riesigen Planeten einfach durch die inneren Teil des Planetensystems, und es könnte Ihre bewohnbare Erde hinauswerfen und sie entweder in eine viel engere Umlaufbahn oder in eine viel weitergehende Umlaufbahn bringen. Wenn Sie also wissen, wie sich die Dinge bewegt haben, können Sie viel darüber sagen, wo Sie interessante Planeten finden könnten.“
Wie ist ihre Atmosphäre?
„Die Atmosphären heißer Jupiter sind also für Sonnensystemstandards sehr exotisch. Sie haben typischerweise Temperaturen von tausend bis mehreren tausend Kelvin, so dass diese Planeten bei diesen Temperaturen beispielsweise Wolken aus geschmolzenem Gestein haben könnten. Sie haben atmosphärische Zusammensetzungen, die uns sehr exotisch erscheinen würden – sie ähneln eher den Zusammensetzungen relativ kühler Sterne, also müssen wir uns anpassen, um diese Planeten zu beschreiben – wir verwenden tatsächlich Sternmodelle, um ihre Atmosphären zu beschreiben. Wir denken, dass sie wahrscheinlich auch durch die Gezeiten gesperrt sind, was sehr interessant ist, weil es bedeutet, dass eine Seite des Planeten die ganze Hitze bekommt und die andere Seite quasi in permanenter Nacht ist. Und eine Sache, die wir tun, ist zu versuchen, die Auswirkungen zu verstehen, die sich auf die Wettermuster auf diesen Planeten auswirken. Es gibt also Winde, die ziemlich gut darin sind, dies über die Nachtseite zu tragen und alles durcheinander zu bringen, oder haben diese Planeten diese nur extrem? Temperaturgradienten zwischen Tag- und Nachtseite.“
Heißer Jupiter-Planet. Bildquelle: ESA
Wie sind sie dorthin gekommen?
„Wir haben also ein paar Theorien darüber, wie heißer Jupiter in seine heutigen Umlaufbahnen gelangt sein könnte. Eine Theorie besagt, dass sie nach ihrer Bildung immer noch in der Gasscheibe eingebettet waren, wo sie sich bildeten, und möglicherweise interagierten sie mit der Scheibe als solche, dass sie sie irgendwie verdrehte und zog, und das ist eine Art frühe Migrationstheorie. Es gibt auch eine Version der späten Migrationstheorie, bei der diese Planeten nach dem Verschwinden der Scheibe mit einem dritten Körper im System interagiert hatten. Vielleicht hatten Sie also einen anderen weit entfernten massereichen Planeten oder einen Planeten, der Teil eines Doppelsternsystems war , und diese drei Körperinteraktionen erregten eine große Orbitalexzentrizität im innersten Planeten, und sobald er sich dem Stern nähert, beginnen die Gezeiten, die Exzentrizitäten zu dämpfen in einer sehr kurzen kreisförmigen Umlaufbahn.
Das ist also eine etwas kompliziertere Geschichte, aber es gibt einige Hinweise in den Daten, die zumindest für einen Teil der heißen Jupiter, die wir untersuchen, zutreffen könnten.“
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