CHEOPS erfasst ein Exoplanetensystem im Wolf

Bei der Untersuchung eines zuvor schon bekannten Exoplanetensystems im Sternbild Wolf, konnten mit den präzisen Messungen des Weltraumteleskops CHEOPS dessen drei Planeten erstmals genau beschrieben werden.

Der Stern ν₂ Lupi im Sternbild Lupus (Wolf) ist nur 48 Lichtjahre von der Erde entfernt und bei dunklem Himmel mit bloßem Auge sichtbar. Seit 2011 ist bekannt, dass dieser Stern von drei Planeten umkreist wird. Die Entdeckung gelang mit dem HARPS-Instrument am 3,6-Meter-Teleskop des La Silla Observatoriums der ESO in Chile. In den mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gewonnenen Daten hatte man damals drei Planeten mit den Umlaufzeiten von 11,6, 27,6 und 107,6 Tagen entdeckt. Die beiden inneren Planeten des Systems, ν₂ Lupi b und ν₂ Lupi c, konnten später mit dem TESS-Satelliten der NASA als Transitplaneten identifiziert werden. Das heißt, dass sie von uns aus gesehen in regelmäßigen Abständen vor ihrem Mutterstern vorbeiziehen und dabei einen winzigen Teil des Sternlichts abblocken. Der dritte Planet war nicht zu erkennen, da TESS jeden Himmelsausschnitt nur knapp 28 Tage misst.

Im Frühjahr 2020 entdeckte schließlich das Weltraumteleskop CHEOPS bei der Beobachtung der inneren Planeten, unerwartet den dritten Planeten des Systems. Die Ergebnisse der CHEOPS Untersuchungen wurden jetzt in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht. Die Chance den langperiodischen äußersten Planeten während eines Transits zu sehen, war unglaublich gering. Aber ein glücklicher Umstand machte es möglich. "Gleichzeitig mit Planet c zog auch Planet d am Stern vorbei, obwohl seine Bahn deutlich weiter außen im Sternensystem verläuft", schildert IWF-Gruppenleiter Luca Fossati, Mitautor der Studie.

Transitplaneten sind für die Exoplanetenforschung von großer Bedeutung, denn sie bieten die Möglichkeit, die Atmosphäre des Planeten zu studieren und Umlaufbahn und Größe des Gestirns genauer zu untersuchen. Die Eigenschaften des dritten Planet Nu2 Lupi d, machen ihn zu einem besonderen Exoplaneten. Mit einer Umlaufzeit von etwas weniger als 108 Tagen würde er in unserem Sonnensystem zwischen Merkur und Venus liegen. Im Gegensatz zu vielen anderen Exoplaneten, die viel dichter um ihren Stern kreisen, erreicht ihn nur gemäßigte Strahlung. Die hochpräzisen Messungen von CHEOPS ergaben, dass Planet d ungefähr den zweieinhalbfachen Erdradius hat und seine Masse etwa 8,8 mal so groß ist wie die der Erde. Mit diesen Eigenschaften gehört er in die Klasse der sogenannten Supererden. Und da er um einen sehr hellen Stern kreist, eignet er sich ideal für Nachbeobachtungen.

Durch die Kombination der neuen CHEOPS-Daten mit Archivdaten anderer Observatorien, konnten die Forscher die mittlere Dichte aller Planeten von ν₂ Lupi bestimmen und ihre mögliche Zusammensetzung stark einschränken. Sie meinen, dass Planet b hauptsächlich aus Gestein besteht, während die Planeten c und d große Mengen an Wasser zu enthalten scheinen, umhüllt von Wasserstoff und Helium. Kurz: es handelt sich in ihrer Zusammensetzung und Aufbau um Planeten die in unserem Sonnensystem am ehesten mit Neptun vergleichbar sind.

"Keiner dieser Planeten wäre bewohnbar", meint ESA Projektwissenschaftlerin Kate Isaak, aber aufgrund der Helligkeit des Sterns erwartet sie Möglichkeiten die Entstehung und Entwicklung dieser Himmelskörper zu erforschen. CHEOPS misst genau genug um Körper bis ungefähr zur Marsgröße in diesem System nachzuweisen.

Mehr zum Stern ν₂ Lupi: Eintrag in der astronomischen Datenbank Simbad

2. Juli 2021/SP
Verein Kuffner-Sternwarte