Lange bevor die Sonne und die Erde existierten, bildete sich ein jupiterähnlicher Planet um einen Stern, der unserer Sonne ähnlich war.
Autor: Thomas Pallmann
Heute, 13 Milliarden Jahre später, hat das Hubble Space Telescope (HST) den ältesten und weit entferntesten bekannten Planeten präzise vermessen. Dieser antike Planet hat eine außergewöhnliche Geschichte, denn er blieb in einer unwirtlichen und rauhen Nachbarschaft hängen. Der Planet umrundet ein eigenartiges Paar von ausgebrannten Sternen in einem dicht gedrängten Kern eines Kugelsternhaufens.
Die Erkenntnisse von Hubble beenden ein Jahrzehnt von Spekulationen und Debatten über die wahre Natur dieser uralten Welt, welche ein Jahrhundert für einen Umlauf braucht. Der Planet ist 2,5-mal so groß wie Jupiter. Allein seine reine Existenz birgt spannende Beweise dafür, dass sich Planeten sehr schnell, etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall, gebildet haben, was Astronomen zu dem Schluss führt, dass Planeten im Überfluss im Universum existieren.
(Bild: NASA)
Der Planet befindet sich nun im Kern des alten Kugelsternhaufens M4, welcher sich 5.600 Lichtjahre entfernt im Sommersternbild Skorpion befindet. Kugelförmigen Sternenhaufen mangelt es an schweren Elementen, da sie sich so früh im Universum gebildet haben, dass die schweren Elemente noch nicht in ausreichenden Mengen in den Sternen gebildet wurden. Astronomen nahmen daher an, dass sich in diesen Haufen keine Planeten bilden können. Diese Schlussfolgerung wurde 1999 untermauert, als es Hubble nicht gelang, jupiterähnliche Planeten, die dicht um ihre Sonnen kreisen, im Kugelsternhaufen 47 Tucanae zu finden. Heute sieht es so aus, als ob die Astronomen einfach am falschen Platz gesucht hätten und dasd Gasriesen, die ihre Sterne in größerer Entfernung umkreisen, in Kugelsternhaufen durchaus alltäglich sind.
“Unsere Messungen mit Hubble bieten spannende Beweise, dass der Prozess zur Planetenbildung sehr robust und effizient in der Nutzung kleiner Mengen von schweren Elementen ist. Dies legt nahe, dass die Planetenbildung schon sehr früh im Universum passiert ist”, sagte Stein Sigurdsson von der Pennsylvania State University.
“Es ist sehr ermutigend, dass Planeten wahrscheinlich reichlich in Kugelsternhaufen vorhanden sind”, sagte Harvey Richer von der University of British Columbia. Er basiert diese Schlussfolgerung darauf, dass der Planet an einem unwirtlichen Platz gefunden wurde, nämlich in einer Umlaufbahn um zwei Sternenleichen – einen weißen Zwerg aus Helium und einem sich schnell drehenden Neutronenstern – in dem dicht besiedelten Herzen eines Kugelsternhaufens, wo zerbrechliche Planeten dazu neigen, durch die Gravitationswirkung der benachbarten Sterne auseinander zu brechen .
Die Geschichte von der Entdeckung des Planeten begann im Jahre 1988, als der Pulsar PSR B1620-26 in M4 gefunden wurde. Der Pulsar ist ein Neutronenstern, welcher sich knapp 100-mal pro Sekunde dreht und dabei einen regelmäßigen Radioimpuls, ähnlich wie ein Leuchtturm, aussendet. Der weiße Zwerg wurde aufgrund seines Effekts auf den uhrwerkgleichen Pulsar sehr schnell entdeckt, während sich die beiden zweimal pro Jahr umlaufen. Etwas später bemerkten die Astronomen weitere Unregelmäßigkeiten im Pulsar, was auf ein drittes Objekt hindeutete, welches die beiden anderen Objekte umläuft. Man nahm an, dass dieses neue Objekt ein Planet sein könne, aber auch ein brauner Zwerg oder ein Stern mit geringer Masse. Diskussionen über die wahre Natur des Objekts gingen bis in die 90er Jahre hinein.
Sigurdsson, Richer und ihre Mitstreiter beendeten diese Diskussionen, indem sie durch erfindungsreiche Detektivarbeit letztendlich die wahre Masse des Planeten bestimmten. Sie hatten ausgezeichnete Daten von Hubble aus der Mitte der 90er Jahre, mit denen man weiße Zwerge in M4 studierte. Sie konnten durch Analyse der einzelnen Beobachtungen den weißen Zwerg finden und seine Farbe und Temperatur bestimmen. Durch die Benutzung von evolutionären Computermodellen, erstellt von Brad Hansen von der University of California, ermittelten die Astronomen die Masse des weißen Zwerges. Diese Masse wurde dann verglichen mit den Störungen im Signal des Pulsars, was den Astronomen ermöglichte, die Neigung des weißen Zwerges von der Erde aus gesehen zu bestimmen. Dank der Kombination mit Beobachtungen der Radioastronomie des “wackelnden” Pulsars, konnten auch die Neigung des Planeten errechnet und letztendlich auch die Masse des Planeten bestimmt werden. Mit einer Masse von 2,5-Jupiter war das Objekt zu klein, um ein Stern oder ein brauner Zwerg zu sein und musste deshalb ein Planet sein.
Der Planet hatte einen schwierigen Weg während der letzten 13 Milliarden Jahre. Als er geboren wurde, umlief er wahrscheinlich seine junge gelbe Sonne. Der Planet überlebte in seinen jungen Jahren mörderische ultraviolette Strahlung, Supernovastrahlung und Schockwellen, die durch den jungen Kugelsternhaufen gelaufen sein müssen, als die Sterne im Haufen entstanden. Um die Zeit, als auf der Erde das erste multizellulare Leben entstand, wurden der Planet und sein Stern ins Herz von M4 gezogen. In diesem dicht besiedelten Gebiet des Haufens passierten die beiden einen alten Pulsar, der durch eine Supernova entstanden war. Der Pulsar wiederum hatte seinen eigenen Begleiter. In einem gravitativen Tanz in Zeitlupe wurden der Planet und seine Sonne von dem Pulsar eingefangen, während sein ursprünglicher Begleiter ins weite All hinaus geschossen wurde und verloren ging. Das neu geformte Trio selbst wurde durch den gravitativen Rückstoß in ein dünn besiedeltes Gebiet in den äußeren Regionen des Haufens katapultiert.
Wahrscheinlich als der Stern älter wurde und sich zu einem roten Riesen aufblähte, gab er Materie an den Pulsar ab. Das Momentum der Masse, die auf den Pulsar niederging, beschleunigte den Pulsar und führte zu einem Wiedererwachen als millisekunden Pulsar. Währenddessen folgte der Planet seiner gemächlichen Umlaufbahn in etwa 3,2 Milliarden Kilometern Entfernung um das Paar (etwa die Entfernung von Uranus zu unserer Sonne).
Es ist wahrscheinlich, dass der Planet ein Gasriese ohne feste Oberfläche ist wie unsere Erde, weil er so früh im Universum gebildet wurde, dass er wahrscheinlich nicht über ausreichend Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff verfügt. Aus diesen Gründen ist es auch sehr unwahrscheinlich, dass dieser Planet Leben beherbergen kann. Selbst wenn sich Leben zum Beispiel auf einem festen Mond des Planeten gebildet haben könnte, ist es sehr unwahrscheinlich, dass dieses Leben die gigantische Röntgenstrahlungsexplosion des Pulsar während seiner Beschleunigung überlebt hätte. Bedauerlicherweise wird wohl keine Zivilisation die dramatische Geschichte des Planeten beobachtet und aufgezeichnet haben, welche fast am Anfang der Zeit begann.