Super-Jupiter enthüllt jahrzehntelange Weltraum-Rätsel

Im Sonnensystem sind Jupiter und Saturn die bekanntesten Beispiele, doch Astronomen haben zahlreiche weitere Gasriesen-Exoplaneten jenseits unseres Sonnensystems entdeckt, darunter einige, die weit größer als Jupiter sind.

Die größten dieser Welten beginnen sich mit Braunen Zwergen zu überschneiden – Objekten, die häufig als „gescheiterte Sterne" beschrieben werden, weil sie keine Wasserstofffusion aufrechterhalten können. Wissenschaftler debattieren seit langem darüber, wie diese Gasriesen entstehen.

Eine Theorie, die als Kernakkretion bekannt ist, besagt, dass sich steiniger und eisiger Material langsam innerhalb einer Scheibe um einen jungen Stern ansammelt. Mit der Zeit wird dieser wachsende Kern so massiv, dass er große Mengen an Gas anzieht und einen Riesenplaneten wie Jupiter oder Saturn bildet.

Was die Studie zeigt

Eine andere Möglichkeit ist die gravitative Instabilität, bei der ein Teil der Gasscheibe schnell kollabiert und in einem Prozess, der der Sternentstehung ähnlicher ist, ein massereiches Objekt bildet. Forscher, die San Diego geleitet wurden, untersuchten dieses Rätsel im Sternsystem HR 8799 unter Verwendung Space Telescope (JWST).

Ihre Ergebnisse, die in Nature Astronomy veröffentlicht wurden, deuten auf eine unerwartete Antwort hin. HR 8799 und seine massereichen Exoplaneten Das HR 8799-System befindet sich etwa 133 Lichtjahre entfernt im Sternbild Pegasus. Seine Planeten sind enorm groß und wiegen zwischen fünf und zehn Mal so viel wie Jupiter.

Sie umkreisen ihren Mutterstern in sehr großen Entfernungen zwischen 15 und 70 astronomischen Einheiten. Selbst der innerste Planet ist 15-mal weiter die Erde liegen zwischen 5 und 10 Jupitermassen (MJup), was bedeutet, dass der kleinste Körper im System bereits fünfmal so massiv ist wie Jupiter.

Astronomen beschreiben HR 8799 oft als

Astronomen beschreiben HR 8799 oft als eine übergroße Version unseres Sonnensystems, da er vier äußere Gasriesen enthält, die in ihrer Anordnung den Planeten Jupiter bis Neptun ähneln. Die extremen Massen der Planeten und ihre weitläufigen Umlaufbahnen stellten jedoch ein Problem für ältere Planetenentstehungstheorien dar.

Nach den traditionellen Kernakkretionsmodellen hätten sich Planeten dieser Masse nicht rechtzeitig bilden können, bevor der junge Stern die umgebende Scheibe aus Gas und Staub vertrieben hat. Did You Know? Was ist der Unterschied zwischen einem Gasriesen, einem Braunen Zwerg und einem Stern?

Es kommt auf wenige Faktoren an: Masse: Sterne sind am massivsten (≥ 80 M Jup), dann Braunzwergsterne (13–80 M Jup) und schließlich Gasriesen (unter 13 M Jup) [M Jup = Jupitermasse].

Technik, Energie und Einsatz

Rechenleistung: Sterne fusionieren Wasserstoff, was intensive Hitze und Licht erzeugt; Braunzwergsterne können Deuterium fusionieren, was deutlich weniger intensive Hitze und Licht erzeugt; Gasriesen unterliegen keiner Kernfusion.

Entstehung: Sterne und Braunzwergsterne entstehen durch den direkten Kollaps einer interstellaren Gas- und Staubwolke, während Planeten in der Scheibe aus Material entstehen, die um neu geborene Sterne kreist.

Planeten akkretieren zunächst winzige Kieselsteine, um einen Kern zu bilden, gefolgt umgebenden Gases zur Bildung üllt Hinweise zu fremden Atmosphären.

Was die Studie zeigt

Um diese fernen Welten zu untersuchen, nutzen Astronomen die Spektroskopie – die Analyse Zusammensetzung und Eigenschaften das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) eingesetzt wurde, stützten sich Wissenschaftler vor allem auf bodengestützte Teleskope, um Moleküle wie Wasser und Kohlenmonoxid in Atmosphären erkannten jedoch zunehmend, dass kohlenstoff- und sauerstoffhaltige Moleküle keine optimalen Indikatoren für die Entstehung, da deren Ursprung schwer zu verfolgen ist.

Stattdessen konzentrierte sich das Team auf stabilere Materialien, die als refraktive Elemente bekannt sind. Schwefel gehört zu diesen Elementen und kommt im protoplanetaren Scheibe, in der sich Planeten bilden, ausschließlich in fester Form vor.

Das Vorhandensein äre eines Gasriesen deutet stark darauf hin, dass sich der Planet durch Kernakkretion gebildet hat. „Mit seiner beispiellosen Empfindlichkeit ermöglicht JWST die detaillierteste Untersuchung der Atmosphären dieser Planeten und liefert uns Hinweise auf ihre Entstehungswege." „Mit der Detektion können wir ableiten, dass sich die Planeten des Systems HR 8799 wahrscheinlich auf eine ähnliche Weise wie Jupiter gebildet haben, obwohl sie fünf- bis zehnfach massereicher sind – was unerwartet war", erklärte Jean-Baptiste Ruffio, Wissenschaftler an der UC San Diego und Erstautor der Studie.

Auch das System HR 8799 ist

Auch das System HR 8799 ist relativ jung und etwa 30 Millionen Jahre alt (zum Vergleich: unser Sonnensystem ist rund 4,6 Milliarden Jahre alt). Junge Planeten bleiben länger heiß und hell als ältere, was ihre Untersuchung mittels Spektroskopie erleichtert.

Der Spektrograph des James-Webb-Weltraumteleskops liefert extrem hochauflösende Beobachtungen aus dem Weltraum und vermeidet Störungen durch die Erdatmosphäre. Zum ersten Mal konnten Astronomen detaillierte Signaturen mehrerer seltener Moleküle in den Atmosphären der drei inneren Gasriesen des Systems identifizieren, die zuvor verborgen geblieben waren.

Detektion Entdeckung erforderte die Überwindung erheblicher technischer Herausforderungen. Die Planeten sind etwa 10.000 Mal schwächer als ihr Zentralstern, und das Spektrograph des JWST war ursprünglich nicht für diese Art neue Datenanalyseverfahren, um die schwachen Signale der Planeten vom überwältigenden Sternenlicht zu trennen.

Technik und Auswirkungen

Jerry Xuan, Fellow am 51 Pegasi b an der UCLA, erstellte fortschrittliche Atmosphärenmodelle, um sie mit den JWST-Beobachtungen zu vergleichen und festzustellen, ob Schwefel vorhanden ist. „Die Qualität der JWST-Daten ist wirklich revolutionär, und bestehende Atmosphärenmodell-Grids waren einfach nicht ausreichend.

Um vollständig erfassen zu können, was uns die Daten sagen, habe ich die Chemie und Physik in den Modellen iterativ verfeinert", sagte er. „Am Ende detektierten wir mehrere Moleküle in diesen Planeten – einige zum ersten Mal, darunter Schwefelwasserstoff." Die klarste Evidenz für Schwefel ergab sich beim Planeten HR 8799 c, obwohl Forscher vermuten, dass Schwefel auf allen drei inneren Planeten vorhanden ist.

Das Team entdeckte zudem, dass diese Planeten mehr schwere Elemente, darunter Kohlenstoff und Sauerstoff, enthalten als ihr Mutterstern. Diese Anreicherung liefert zusätzliche Belege für die These, dass die Objekte als Planeten entstanden sind. Neue Grenzen der Planetengröße neu definieren „Es gibt viele Modelle der Planetenentstehung zu berücksichtigen.

Technik und Auswirkungen

Ich denke, dies zeigt, dass ältere Kernakkretionsmodelle veraltet sind", erklärte Quinn Konopacky, Professor für Astronomie und Astrophysik an der UC San Diego und weiterer Co-Autor der Studie. „Bei den neueren Modellen betrachten wir solche, bei denen Gasriesen feste Kerne sehr weit entfernt können." Laut Ruffio bleibt HR 8799 ungewöhnlich, da es derzeit das einzige direkt abgebildete System ist, das vier massive Gasriesen enthält.

Astronomen haben jedoch andere Systeme identifiziert, die noch größere Begleiter aufweisen, deren Ursprung jedoch noch unklar ist. „Ich denke, die Frage lautet: Wie groß kann ein Planet sein?", so er. Kann ein Planet 15, 20 oder 30 Mal die Masse des Jupiter haben und dennoch wie ein Planet entstanden sein?

Wo liegt die Grenze zwischen der Entstehung Braunen Zwergen? Wissenschaftler suchen weiterhin nach Antworten, indem sie weitere Planetensysteme in der Galaxie untersuchen. Bezug: „Jupiter-ähnliche einheitliche Anreicherung mit Metallen in einem System mehrerer gasriesiger Exoplaneten", Jerry W. Xuan, Yayaati Chachan, Aurora Kesseli, Eve J.

Einordnung fuer Autofahrer

Lee, Charles Beichman, Klaus Hodapp, William O. Balmer, Quinn Konopacky, Marshall D. Perrin, Dimitri Mawet, Heather A. Knutson, Geoffrey Bryden, Thomas P. Greene, Doug Johnstone, Jarron Leisenring, Michael Meyer und Marie Ygouf, 9. Februar 2026, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-026-02783-z Teilweise Liste der Autoren: Jean-Baptiste Ruffio, Eve J.

Lee und Quinn Konopacky (alle UC San Diego); Jerry W. Xuan (California Institute of Technology und UCLA); Dimitri Mawet, Aurora Kesseli, Charles Beichman, Geoffrey Bryden und Thomas P. Greene (California Institute of Technology, alle Standorte in Kalifornien) und Yayaati Chachan (UC Santa Cruz). Die vollständige Liste der Autoren findet sich im Paper.

Diese Arbeit wurde teilweise durch die National Aeronautics and Space Administration unterstützt (Projektnummer 80NSSC25K7300 und FINESST-Fellowship Award 80NSSC23K1434).

Alle Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen, die in dieser Arbeit geäußert werden, entsprechen den Ansichten der Autor(en) und spiegeln nicht zwangsläufig die Positionen der National Aeronautics and Space Administration wider.