Unsere Galaxie ist die Heimat von Billionen von Welten, die abtrünnig geworden sind

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Astronomen haben herausgefunden, dass es frei schwebende Planeten weitaus zahlreicher gibt als diejenigen, die an einen Wirtsstern gebunden sind.

Von Katrina Miller

Frei schwebende Planeten – dunkle, isolierte Kugeln, die unabhängig von einem Wirtsstern durch das Universum streifen – entstehen nicht einfach mitten im kosmischen Nirgendwo. Sie entstehen wahrscheinlich auf die gleiche Weise wie andere Planeten: innerhalb der wirbelnden Gas- und Staubscheibe, die einen jungen Stern umgibt.

Doch im Gegensatz zu ihren planetarischen Geschwistern werden diese Welten gewaltsam aus ihrer himmlischen Nachbarschaft vertrieben.

Astronomen hatten einmal berechnet, dass in der Milchstraße Milliarden von Planeten außer Kontrolle geraten seien. Jetzt erhöhen Wissenschaftler der NASA und der Universität Osaka in Japan die Schätzung auf Billionen. In zwei Artikeln, die im Astronomical Journal zur Veröffentlichung angenommen wurden, haben die Forscher detailliert herausgefunden, dass diese Planeten sechsmal häufiger vorkommen als Welten, die ihre eigene Sonne umkreisen, und sie haben den zweiten erdgroßen freischwebenden Planeten identifiziert, der jemals entdeckt wurde.

Die Existenz wandernder Welten, die aus ihren Sternensystemen verwaist sind, ist seit langem bekannt, wird aber kaum verstanden. Frühere Erkenntnisse legten nahe, dass die meisten dieser Planeten etwa die Größe von Jupiter hatten, dem massereichsten Planeten unseres Sonnensystems. Aber diese Schlussfolgerung stieß auf großen Widerstand; Sogar Wissenschaftler, die es angekündigt hatten, fanden es überraschend.

Um diese Schurkenwelten besser zu untersuchen, nutzten David Bennett, ein Astronom am Goddard Space Flight Center der NASA, und sein Team neun Jahre lang Daten des Microlensing Observations in Astrophysics-Teleskops am Mount John Observatory der University of Canterbury in Neuseeland. Exoplaneten wurden indirekt entdeckt, indem gemessen wurde, wie ihre Schwerkraft das Licht weit entfernter Sterne hinter ihnen verzerrte und verstärkte – ein Effekt, der als Mikrolinseneffekt bekannt ist.

Mit Hilfe empirischer Modelle berechneten die Forscher die Massenverteilung für mehr als 3.500 Mikrolinsenereignisse, darunter Sterne, Sternreste, Braune Zwerge und Planetenkandidaten. (Die Daten eines dieser Kandidaten waren überzeugend genug für das Team, die Entdeckung einer neuen Schurkenerde zu behaupten.) Aus dieser Analyse gehen sie davon aus, dass es in unserer Milchstraße etwa 20-mal mehr frei schwebende Welten als Sterne mit der Erde gibt -Massenplaneten sind 180-mal häufiger als Schurken-Jupiter.

Die Schlussfolgerung, dass die meisten Schurkenwelten klein seien, sei sinnvoller als die Vorstellung, dass sie Jupiter-Größe hätten, sagte Dr. Bennett. Das liegt daran, dass man davon ausgeht, dass Planeten außer Kontrolle geraten, wenn zwei Protoplaneten aufeinander prallen. Die Wucht des Aufpralls ist so stark, dass jemand vollständig aus dem entstehenden Sternensystem geschleudert wird.

Aber Planeten können nur von größeren Objekten aus ihren Sternensystemen geworfen werden. Wenn die meisten dieser Sternwaisen jupitergroß wären, müssten viele sogenannte Super-Jupiter ihre Wirtssterne umkreisen – aber diese sind rar. Andererseits deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Planeten mit geringerer Masse gefährdet sind, ausgestoßen zu werden.

„Die Dinge sind also gefährlich für die Erde“, sagte Dr. Bennett.

Er sagte auch, dass die Fülle an frei schwebenden Objekten in der Milchstraße darauf hindeutet, dass Objekte in Planetengröße, die während des Entstehungsprozesses aneinander stoßen, „vielleicht häufiger vorkommen, als Theoretiker vielleicht vermutet hätten“.

Przemek Mróz, ein Astronom an der Universität Warschau, der nicht an der Arbeit beteiligt war, sagte, dass die Ergebnisse der Gruppe frühere Hinweise auf Schurkenwelten aus Beobachtungen mit dem Optical Gravitational Lensing Experiment und dem Korean Microlensing Telescope Network bestätigten. „Jetzt haben wir also drei unabhängige Studien und drei unabhängige Beweislinien dafür, dass frei schwebende Planeten mit geringer Masse in der Milchstraße sehr häufig vorkommen“, schrieb er in einer E-Mail.

Es besteht immer noch Unklarheit darüber, ob diese Planeten wirklich entfesselt sind oder einfach nur auf Umlaufbahnen geschossen werden, die weit genug sind, dass Wissenschaftler sie nicht mit einem Wirtsstern in Verbindung bringen können. Dr. Mróz geht davon aus, dass die beobachtete Population wahrscheinlich eine Mischung aus beidem umfasst, aber es wird schwierig sein, die relative Anzahl beider Populationen allein mit Mikrolinsenmessungen abzuleiten.

Die Astronomen der neuen Studien freuen sich auf noch bessere frei schwebende Planetendaten, die mit dem Nancy Grace Roman Space Telescope aufgenommen wurden, einer NASA-Mission, die 2027 starten soll und Hunderte von Schurkenerden entdecken könnte. In Kombination mit Daten des Euclid-Teleskops der Europäischen Weltraumorganisation oder gut positionierter Observatorien am Boden können Wissenschaftler die Masse direkter messen und sind weniger auf Modelle angewiesen.

Könnte einer dieser Planeten bewohnbar sein? Möglicherweise, vermutete Dr. Bennett und erklärte, dass sie ohne einen Wirtsstern dunkel, aber nicht unbedingt kalt wären. Wasserstoff in der Atmosphäre eines Planeten könnte wie ein Treibhaus wirken und die aus seinem Inneren austretende Wärme einfangen – was das mikrobielle Leben in Tiefseequellen auf der Erde am Leben hält.

Doch vorerst ist die Suche nach Leben auf diesen einsamen Welten unerreichbar. „Vielleicht haben sie in hundert Jahren eine Methode, es zu schaffen“, sagte Dr. Bennett. „Aber Wissenschaftler suchen jetzt nach Dingen, die wir tatsächlich tun können.“

Das Team blickte nicht über die Grenzen der Milchstraße hinaus. „Aber wir gehen davon aus, dass andere Galaxien ziemlich ähnlich sind“, sagte Dr. Bennett – was bedeutet, dass diese Außenseiter über unser gesamtes Universum verstreut sein könnten.

Katrina Miller ist Wissenschaftsreporterin für The Times. Sie hat kürzlich ihren Ph.D. erworben. in Teilchenphysik von der University of Chicago. Mehr über Katrina Miller

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