Man ging bisher davon aus, dass heiße Jupiter – diese Gasriesen, die sehr nahe um ihren Stern kreisen – bei ihrer Wanderung jeden anderen Planeten aus dem System fegen. Doch das System TOI-1130, 190 Lichtjahre entfernt, widerspricht dieser Regel: Einer von ihnen, TOI-1130c, teilt sich seinen engen Raum mit einem kleineren Planeten, einer Mini-Neptun namens TOI-1130b.
Diese unerwartete Koexistenz überraschte die Astronomen bei ihrer Entdeckung im Jahr 2020 durch Chelsea Huang, damals am MIT, mithilfe der Daten des NASA-Satelliten TESS. "Dieses System ist einzigartig", erklärte Huang. "Heiße Jupiter gelten als Einzelgänger: Ihre Gravitation ist so stark, dass jeder Planet, der sich innerhalb ihrer Umlaufbahn befindet, hinausgeschleudert wird. Doch hier hat ein innerer Begleiter überlebt."
Künstlerische Darstellung des Mini-Neptun TOI-1130b und seines Begleiters, des heißen Jupiter TOI-1130c, die beide weit entfernt von ihrem Stern entstanden sind, bevor sie nach innen wanderten.
Bildnachweis: Jose-Luis Olivares, MIT Um dieses Rätsel zu lösen, richtete ein internationales Team unter der Leitung von Saugata Barat vom MIT das James-Webb-Weltraumteleskop auf den Mini-Neptun während seines Transits vor seinem Stern. Durch die Analyse des Sternenlichts, das durch seine Atmosphäre gefiltert wurde, entdeckten sie eine überraschende Zusammensetzung: Wasserdampf, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Methan. Diese "schweren" Elemente (schwerer als Wasserstoff und Helium) deuten darauf hin, dass sich der Mini-Neptun nicht nahe seines Sterns gebildet hat, sondern weit jenseits der "Eislinie", der Grenze, ab der die Temperatur es dem Wasser erlaubt, gefroren zu bleiben.
"Diese Messung bestätigt, dass sich der Mini-Neptun jenseits der Eislinie gebildet hat." Die beiden Planeten wären demnach gemeinsam gewandert, zusammengehalten durch eine gravitative Resonanz, die sie daran hindert, zu kollidieren. Derzeit umrundet der Mini-Neptun seinen Stern in 4 Tagen, während der heiße Jupiter 8 Tage benötigt – ein Verhältnis von 2:1.
Die Beobachtung dieses Duos war nicht einfach. Ihre gegenseitige Anziehungskraft verursacht Transitschwankungen, was die Vorhersage ihrer Durchgänge schwierig macht. Das Team hatte nur eine einzige Chance mit dem JWST. "Wir mussten genau zielen", erzählte Barat. Dank eines von Judith Korth von der Universität Lund entwickelten Modells, das auf früheren Beobachtungen basierte, konnten sie ihre Messungen perfekt anpassen.
Diese Entdeckung, veröffentlicht in
The Astrophysical Journal Letters, könnte die Existenz anderer Mini-Neptune in der Nähe ihres Sterns erklären. Sie zeigt, dass Planeten, die jenseits der Eislinie entstanden sind, überleben und eine Atmosphäre reich an schweren Elementen behalten können, selbst in der Nähe eines heißen Jupiter.
Quelle: The Astrophysical Journal Letters