KELT-9b – ein Planet, heißer als die meisten Sterne

Sieht das extreme Planetensystem von KELT-9 so wie in dieser künstlerischen Darstellung aus? Links der heiße Stern, rechts der Planet b aus einem engen Orbit, der ihn alle 1,48 Tage umkreist und ihm dabei immer dieselbe Seite zeigt - die sich bis auf etwa 4300°C aufheizt. [R. Hurt (IPAC), NASA/JPL-Caltech]

Es gibt einen neuen Rekordhalter für den heißesten bekannten Exoplaneten, der diese Woche gleichzeitig in einer Fachveröffentlichung und auf der schon zweimal erwähnten Tagung der American Astronomical Society in Texas vorgestellt wurde: KELT-9b hat eine Oberflächentemperatur von etwa 4300°C, was man sonst nur von Sternen des Spektraltyps K kennt. Insbesondere die ultraviolette Strahlung, der der Planet ausgesetzt ist, sollte zu starker Erosion führen.

Mit 2900°C war der zuvor heißeste bekannte Planet schon erstaunlich genug: Der 2010 entdeckte WASP-33b umkreist einen Stern des Spektraltyps A mit 7150°C Temperatur, aber das scheint ihm wenig zu schaden. Wie bei den meisten Exoplaneten (und den Planeten des Sonnensystems natürlich) wird seine Atmosphäre noch von Molekülen dominiert, und die UV-Strahlung seiner Sonne reicht nicht, um sie im Laufe seines Lebens nennenswert zu zerstören. Das System KELT-9 aber ist qualitativ anders: Der Stern dort liegt genau auf der Grenze der Spektralklassen B und A, sitzt mit 300 Mio. Jahren Alter noch auf der Hauptreihe, hat den 2,4-fachen Durchmesser, die 2,5-fache Masse und 50-fache Leuchtkraft der Sonne und eine Oberflächentemperatur von 9900°C – und sollte seinen Planeten in 5 Millionen Kilometern Abstand theoretisch auf 3800°C aufheizen. Aber damit lässt es KELT-9b nicht bewenden: Seine Temperatur lässt sich direkt messen, denn der Planet zieht nicht nur vor dem Scheibchen des Sterns her (was zu seiner Entdeckung mit dem nördlichen Kilodegree Extremely Little Telescope oder KELT in Arizona geführt hatte), sondern verschwindet auch hinter dem Stern – und dabei nimmt die Gesamtstrahlung des Systems im infraroten z-Band spürbar ab.

Aus dieser Messung folgt eine Temperatur von sogar 4330±150°C: Der Planet ist heißer als die meisten Sterne in der Milchstraße! Und das Gas seiner Atmosphäre liegt mithin auch nicht mehr als Moleküle sondern in atomarer Form vor. Damit ist schon eine ganze Menge über KELT-9b bekannt: Er rotiert gebunden, zeigt also dem Stern immer dieselbe Seite, und die Hitze, die auf seiner Vorderseite entsteht, wird noch schlechter auf die Nachtseite geleitet als typische Atmosphärenmodelle erwarten lassen. Die Umlaufbahn steht praktisch senkrecht auf der Äquatorebene des Sterns, der wegen sehr schneller Rotation abgeplattet wie der Planet Saturn ist. Und man weiß – durch Messungen der Radialgeschwindigkeit des Sterns, also seiner Bewegung in der Sichtlinie im Einfluss des Planeten – auch, dass KELT-9b 2,9±0,8 Jupitermassen hat, und aus seinen Transits über das Sternscheibchen folgen 1,9 Jupiterdurchmesser. Damit hat er nur etwa die Hälfte der Dichte von Wasser: In der Hitze plustert sich der Planet geradezu auf (was die chemische Untersuchung der Atmosphäre im Durchlicht während der Transits erleichtern sollte). Und er verliert vermutlich – darüber gibt es aber keine direkten Erkenntnisse – auch so signifikant an Atmosphäre in eine Art Schweif, dass er im Laufe seines Lebens seine komplette Hülle einbüßen könnte.

LINKS:

OSU Press Release: https://news.osu.edu/news/2017/06/05/hotplanet1
Vanderbilt Press Release: https://news.vanderbilt.edu/2017/06/05/astronomers-exoplanet-hotter-stars
Die Pressekonferenzen der AAS: https://aas.org/media-press/archived-aas-press-conference-webcasts (hier: AAS 230 – “Hot Planets …”)

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