Unter den eher exotischen Varianten von Planeten, die um andere Sterne kreisen, gibt es eine mit der Bezeichnung – das folgende Wort bitte in englischer Aussprache vorstellen – "Super-Puff". Die Carnegie Institution nennt den Ausdruck "bezaubernd", eine deutsche Entsprechung gibt es dafür vorerst noch nicht.
Kennzeichen dieser "bauschigen" Planeten soll eine bemerkenswert geringe Dichte sein. Ein paar Erdmassen schwer, könnten sie sich als sogenannte Supererden qualifizieren – allerdings sind sie größer als der Neptun. Zum Vergleich: Dieser Eisriese am Rand unseres Sonnensystems bringt es beim Vierfachen des Erdradius auf 17 Erdmassen, er ist also deutlich schwerer als die noch größeren Super-Puffs. Deren geringe Dichte, die ihnen auch den Spitznamen "Zuckerwatte-Planeten" eingebracht hat, gibt Astronomen somit Rätsel auf.
Hypothesen
Erklärungsversuche gibt es verschiedene. Es könnte sich beispielsweise um Planeten handeln, die sich ursprünglich weiter draußen in ihrem System entwickelten, dann nach innen wanderten und sich nun aufheizen, was ihre Atmosphäre zum Expandieren bringt. Dieses Aufblähen wäre dann nur ein vorübergehendes Stadium, am Ende bliebe nur ein sogenannter Mini-Neptun übrig.
US-Forscher sind nun einer ganz anderen Erklärung nachgegangen – einer, die letztlich auf eine optische Täuschung hinausläuft. Anstatt eines großen Planeten könnte man es nämlich auch mit einem kleinen zu tun haben, der aber über ein ausgedehntes Ringsystem verfügt. Ihre Ergebnisse haben Anthony Piro von der Carnegie Institution und Shreyas Vissapragada vom California Institute of Technology im "Astronomical Journal" vorgestellt.
Exakte Messungen minimaler Schwankungen
Den Steckbrief eines Planeten können Astronomen am besten durch eine Kombination der Transit- und der Radialgeschwindigkeitsmethode erstellen. Bei einem Transit zieht ein Planet von uns aus gesehen vor seinem Stern vorüber und verdunkelt diesen dadurch minimal. Der Helligkeitsabfall ermöglicht Rückschlüsse darauf, wie groß der Planet ist.
Die Radialgeschwindigkeitsmethode macht sich den Umstand zunutze, dass nicht nur der Stern eine Schwerkraftwirkung auf den Planeten ausübt, sondern auch umgekehrt – wenngleich natürlich eine wesentlich geringere. Das ungleiche Paar kreist um einen gemeinsamen Schwerpunkt, der nicht mit dem Zentrum des Sterns zusammenfällt. In der Praxis führt das dazu, dass sich der Stern mal ein bisschen auf uns Beobachter zu- und dann wieder von uns wegbewegt. Dadurch ergibt sich eine minimale Verschiebung seiner Spektrallinien, die sich aber messen lässt. Wie stark sie ausfällt, ist ein Hinweis auf die Anziehungskraft und damit die Masse des Planeten. Sind nun Volumen und Masse des Planeten gemessen, lässt sich seine Dichte ganz leicht ausrechnen.
Der Planet kann Astronomen aber einen Strich durch diese Rechnung machen, wenn er ihnen eine falsche Größe vorgaukelt – etwa durch ein großes Ringsystem. Piro und Vissapragada haben sich gefragt, wie wohl unser Saturn für Beobachter in einem fernen Sternsystem aussehen würde. Möglicherweise auch wie ein Super-Puff?
Ringe und Restmengen
Sie simulierten also den Anblick, den beringte Planeten einem hochpräzisen Messinstrument bieten würden. Auch die Materialfrage ließen sie dabei nicht unberücksichtigt: Für Ringe aus Eis sind die bisher registrierten Super-Puffs ihren Sternen zu nahe, es müssten also Gesteinsbrocken sein. Allerdings können solche Ringe nicht so groß werden wie Eisringe, sagt Piro. Außer das Gestein wäre extrem porös (was schon wieder die nächste Frage aufwerfen würde, warum es denn so porös ist ...).
Wie die beiden Forscher es auch drehten und wendeten, es blieb stets eine unerklärbare Restmenge übrig. Ein Teil der bisher beobachteten Super-Puffs könnten tatsächlich Ringwelten sein – als Beispiele nennen sie Kepler 87c und 177c sowie HIP 41378f. Bei anderen wollten die Parameter einfach nicht zusammenpassen, es könnten also tatsächlich "Zuckerwatte-Welten" sein. Wie auch immer solche zustande kommen mögen.
Eingehendere Untersuchungen sind fürs erste nicht möglich, weil hier die bisherigen Teleskope an die Grenzen ihrer Messgenauigkeit stoßen. Einmal mehr richtet sich die Hoffnung von Astronomen also auf das James-Webb-Teleskop, das im nächsten Jahr in den Weltraum starten soll und dann neben vielen anderen Zielobjekten auch die Super-Puffs ins Visier nehmen könnte. (jdo, 29. 3. 2020)