Rätsel der Fulton-Lücke gelöst? – Exoplaneten drücken Atmosphäre selbst weg
Sortiert man die bekannten Exoplaneten nach Größe, gibt es zu Beginn eine auffallende Lücke. Dafür gab es zwei Erklärungsansätze, nun wurde wohl eine bestätigt.
Künstlerische Darstellung eines Mini-Neptuns, der seine Atmosphäre noch besitzt.
(Bild: NASA, ESA, CSA, and D. Player (STScI))
Neptun-ähnliche Exoplaneten, die etwas größer sind als unsere Erde, verlieren offenbar ihre Atmosphäre, weil Strahlung aus ihren Kernen sie gewissermaßen von innen heraus wegdrückt. Das legt eine jetzt vorgestellte Analyse nahe, die damit eine Erklärung für die sogenannte Fulton-Lücke liefern könnte. So wird ein offensichtlicher Mangel an Exoplaneten bezeichnet, die es zwischen den größten sogenannten Supererden und den kleinsten Mini-Neptunen geben müsste. Dass die unter den tausenden entdeckten Exoplaneten unterrepräsentiert sind, hat Benjamin Fulton vom California Institute of Technology (Caltech) erkannt. Die mögliche Erklärung kommt nun von einem Team um Jessie Christiansen vom Exoplanet Archive der NASA.
Rätsel gelöst?
Als Fulton-Lücke wird seit Jahren ein augenscheinlicher Mangel an Exoplaneten bezeichnet, die um mehr als 75 Prozent größer sind als unsere Erde, aber weniger als zweieinhalbmal so groß. Solche werden deutlich seltener gefunden, als es laut den Theorien zur Planetenentstehung der Fall sein müsste. Für die Lücke zwischen den größten Gesteinsplaneten und den kleinsten Eisriesen waren im Wesentlichen zwei verschiedene Erklärungen vorgebracht worden, schreibt Christensens Team jetzt. Vorstellbar ist, dass die dichten Atmosphären um die festen Kerne vergleichsweise früh von den jeweiligen Sternen weggedrückt werden – oder das die Strahlung aus dem Inneren der Himmelskörper deutlich später im Lebenszyklus der Exoplaneten erledigt.
Um die Hypothesen zu überprüfen, hat das Forschungsteam in jahrelanger Detailarbeit zwei Kataloge von Sternen erstellt, bei denen das Weltraumteleskops Kepler Exoplaneten gefunden hat und die in voneinander abweichende Altersgruppen fallen. In der ersten sammelten sie Sterne aus den Sternhaufen Praesepe und Hyaden, die nur zwischen 600 und 800 Millionen Jahren alt sind. In der zweiten wurden deutlich ältere eingeordnet. Bei der sich anschließenden Analyse hat das Team ermittelt, dass fast ausnahmslos alle Sterne in der ersten Gruppe über einen Mini-Neptun verfügten, in der zweiten Gruppe nur eine Minderheit von etwa 25 Prozent. Das sei ein klarer Hinweis darauf, dass nicht die Sterne, sondern die Exoplaneten selbst die Atmosphären wegdrücken und erst sehr spät schrumpfen.
Ob der im Astronomical Journal veröffentlichte Befund tatsächlich das Rätsel der Fulton-Lücke löst, müssten aber erst weitere Arbeiten bestätigen, schränkt das Team ein. Jetzt gebe es jedoch eine führende Hypothese, deren Untersuchung man sich widmen könne. Möglich war die Arbeit demnach nur dank des Exoplaneten-Archivs der NASA. Dessen Daten sind öffentlich einsehbar, aktuell finden sich darin mehr als 5500 bestätigte Exoplaneten und tausende noch unbestätigte Kandidaten. Außerdem beruht die Arbeit einmal mehr auf dem immensen Datenschatz des Weltraumteleskops Kepler, dessen Mission 2018 nach neun Jahren zu Ende gegangen war. Allein mit dem Instrument wurde etwa die Hälfte aller Exoplaneten gefunden, die wir kennen.
(mho)