- TOI-6894 ist ein kleiner, unscheinbarer Stern, dessen Masse nur 20% der Sonnenmasse beträgt. TOI-6894b, ein Gasplanet mit einem Radius, der den von Saturn übertrifft, wurde entdeckt, obwohl TOI-6894 so klein ist. Die Dichte von TOI-6894b ist mit 0,33 g/cm³ außergewöhnlich gering, was seine gasförmige Natur bestätigt. Diese Entdeckung stellt etablierte Planetenentstehungstheorien infrage, da TOI-6894 nicht genügend Masse für konventionelle Bildung aufweist. Beobachtungen durch das James Webb Space Telescope sollen in Zukunft weitere Informationen zur Entstehung von TOI-6894b liefern.
Unzählige Sterne in unserer Galaxie sind klein und unscheinbar – Sterne, die sowohl in Größe als auch Masse deutlich kleiner als unsere Sonne sind. Eines dieser Exemplare ist TOI-6894, das in beträchtlicher Entfernung von der Erde seine Bahnen zieht. Astronomen hatten bisher angenommen, dass ein derartig kleines Zentralgestirn keine großen Planeten beherbergen könnte. Die Masse von TOI-6894 beträgt lediglich rund 20 Prozent jener der Sonne, was impliziert, dass das umgebende planetare Material nicht ausreichen würde, um gigantische Körper wie Jupiter oder Saturn zu bilden. Doch die Untersuchung von TOI-6894 durch ein internationales Forscherteam führte zur Entdeckung eines klaren Transitsignals. Ein solches Signal resultiert aus einem vorübergehenden Rückgang der Sternhelligkeit, wenn ein Planet vorüberzieht. Dieser neu entdeckte Planet TOI-6894b blockiert etwa 17 Prozent des Sternenlichts, was auf eine beachtliche Größe hindeutet.
Entdeckung sprengt konventionelle Theorien
Der Transitsignal wurde durch das Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) registriert. Dieses von der NASA gestartete Observationsinstrument ist darauf spezialisiert, Exoplaneten aufzuspüren, die Sterne außerhalb unseres Sonnensystems umkreisen. Laut Edward Bryant, Astrophysiker an der University of Warwick, repräsentiert TOI-6894 “den kleinsten bekannten Stern mit einem Planeten dieser Größe”. Diese Entdeckung fordert etablierte Theorien zur Planetenentstehung heraus. Astronomen der University College London und der University of Warwick, als Teil einer globalen Kooperation mit Partnern aus Chile, den USA und Europa, durchkämmten Daten von rund 91.000 roten Zwergsternen, die von TESS beobachtet wurden, ehe sie TOI-6894b auf die Spur kamen. Weitere Teleskope bestätigten danach den Charakter von TOI-6894b. Demnach übertrifft sein Radius jenen von Saturn leicht, jedoch beträgt seine Masse nur etwa die Hälfte des Ringgiganten. Seine Dichte ist mit nur 0,33 g/cm³ äußerst gering, was darauf hindeutet, dass es sich um einen ausgedehnten Gasplaneten handelt.
Herausforderung für bestehende Theorien
TOI-6894 ist nahezu 40 Prozent kleiner als der bisher kleinste bekannte Stern, der einen Planeten dieser Größe trägt. Dieser Umstand steht im klaren Widerspruch zu konventionellen Modellen der Planetenentstehung. Das weit akzeptierte Modell der planetaren Formation, die “Kernakkretionshypothese”, geht davon aus, dass ein Gürtel aus Staub und Gestein – bekannt als protoplanetare Scheibe – sich um einen Stern bildet. Die Materialien in dieser Scheibe ballen sich dann zusammen, um die Kerne von Planeten zu formen. Größere Gasplaneten akkumulieren Gase um ihre Kerne und werden gigantisch. Ist jedoch die Masse des Sterns gering, ist auch jene seiner protoplanetaren Scheibe oft klein. In einem solchen Fall wächst der Kern, der für die Entstehung eines großen Gasplaneten nötig ist, nicht. Theoretisch wäre die 120-fache Masse der Erde an festem Material erforderlich, um TOI-6894b zu formen. Die Scheibe um TOI-6894 enthält jedoch höchstens das 58-fache der Erdmasse, was die Möglichkeit einer alternativen Entstehungsmethode eröffnet.
Eine Hypothese von Bryant und seinem Team sieht eine schrittweise Gasansammlung vor, ohne vorherige Bildung eines massiven Kerns. “Es könnte auch durch eine gravitationell instabile Scheibe entstanden sein”, meint Bryant. “Manchmal wird die Scheibe, die den Stern umgibt, aufgrund der von ihr selbst ausgeübten Gravitationskraft instabil. Solche Scheiben können dann fragmentieren, wobei sich Gas und Staub zu einem Planeten verdichten.” Gleichwohl könne keine dieser Theorien die Entstehung von TOI-6894b schlüssig anhand der bisherigen Daten erklären. Die Ursprünge des Planeten bleiben aktuell im Dunkeln.
Eine vertiefende Analyse der Atmosphäre des frisch entdeckten Exoplaneten könnte Aufschluss geben; chemische Spuren seines Entstehungsprozesses könnten erhalten geblieben sein. Beobachtungen von TOI-6894b durch das James Webb Space Telescope im kommenden Jahr sollen Details über seine innere Struktur und atmosphärische Zusammensetzung enthüllen. Dies wird entscheidend sein, um zu klären, ob bestehende Theorien zur Planetenentstehung gestützt oder neue Ansätze benötigt werden. Die Entdeckung mag eine Neuüberlegung unserer Vorstellungen über die Gesamtzahl riesiger Planeten in unserer Galaxie erzwingen.
