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Diese eisenreiche kleine Welt ist außergewöhnlich metallisch

Tagsüber ist der Exoplanet GJ 367b (hier in einer Künstleransicht) sehr heiß, und das darin befindliche Eisen kann fast zu schmelzen beginnen.Bildnachweis: SPP 1992 (Patricia Klein)

Astronomen haben den kleinsten Planeten entdeckt, auf dem das Mineral basiert – eine eisenreiche Welt Lichtjahre von der Erde entfernt, die sich alle acht Stunden um ihren Stern bewegt.

Der Planet, bekannt als GJ 367b, ist drei Viertel der Größe der Erde, aber viel massereicher. Es ist dem Merkur sehr ähnlich, da es hauptsächlich aus Eisen besteht und durch die Zündung der Strahlung seines Sterns stark erhitzt wird. GJ 367b hat tagsüber 1.500 °C – heiß genug, um mit dem Schmelzen von Eisen zu beginnen.

GJ 367b ist der kleinste Exoplanet, dessen Zusammensetzung Wissenschaftler bestimmen konnten, sagt Christine Lamm, Astronomin, die kürzlich von der Technischen Universität Berlin an das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin gewechselt ist. Sie und ihre Kollegen berichteten das Ergebnis am 2. Dezember um Wissenschaft1.

Astronomen haben mehr als ein Dutzend Planeten mit sehr kurzer Periode entdeckt, die ihren Sternen so nahe sind, dass sie in weniger als einem Tag eine volle Umlaufbahn erreichen, wie GJ 367b. Seine eisenreiche Natur macht es zu einer Art planetarisches Labor zum Verständnis der extremen Bedingungen, unter denen sich Planeten bilden und entwickeln können.

Die Entdeckung „zeigt auch unsere Fähigkeit, die Masse kleiner Planeten unter der Erde zu messen“, sagt David Armstrong, Astronom an der University of Warwick in Coventry, Großbritannien. „Solche Planeten beobachten zu können, obwohl sie viele Lichtjahre von uns entfernt sind, ist bemerkenswert und verspricht in Zukunft viele Entdeckungen erdähnlicher Planeten.“

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Suche nach „wild“

Lamms Team entdeckte GJ 367b im Jahr 2019 mithilfe von Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA, der 172 der etwa 4.500 Planeten entdeckte, von denen bekannt ist, dass sie andere Sterne als die Sonne umkreisen. GJ 367b befindet sich mehr als 9 Parsec (31 Lichtjahre) von der Erde entfernt im südlichen Sternbild Vela. Die Forscher verwendeten mehrere bodengebundene Teleskope, um die Existenz eines Exoplaneten zu bestätigen und Daten zu sammeln, die seine Größe und Masse in noch nie dagewesenem Detail offenbarten – das 0,72-fache der Erdgröße und das 0,55-fache der Masse.

Diese beiden präzisen Informationen ermöglichten es dem Team, die Dichte des Planeten mit mehr als 8 Gramm pro Kubikzentimeter zu berechnen, was der Dichte von Eisen nahe kommt und viel höher ist als die Dichte der Erde von 5,5 Gramm pro Kubikzentimeter. GJ 367b besteht wahrscheinlich hauptsächlich aus einem Eisenkern, der von einer dünnen Gesteinsschicht umgeben ist, in die etwas Eis oder Gas eingeschlossen ist. „Es ist sehr wild“, sagt Lisa Dang, Astronomin an der McGill University in Montreal, Kanada.

Andere sehr dichte Planeten wurden bereits gefunden, darunter ein Planet von der Größe von Neptun2. Lamm sagt, dass das Auffinden einer kleinen Version zeigt, dass Astronomen die Grenzen der Suche nach extremen Welten überschreiten können.

Konfigurationsgeheimnisse

Theoretiker haben viele Ideen, wie Planeten mit Schwermetallen entstehen. Sie könnten als große Planeten mit Eisenkernen entstanden sein, die von riesigen Gesteinsschichten bedeckt waren, bevor Kollisionen mit anderen Weltraumgesteinen ihre Hüllen abstreiften und einen fast nackten Eisenkern zurückließen. Oder die sengende Strahlung planetarischer Sterne könnte während der Entstehung der Objekte einen Teil des Materials abgestreift haben.

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Der Stern GJ 367b ist ein Roter Zwerg, kleiner und kühler als die Sonne. Lamms Team hat Hinweise auf einen zweiten Planeten entdeckt, der ihn etwa alle 11 Tage umkreist, aber sie konnten die Existenz anderer Planeten als GJ 367b noch nicht bestätigen.

GJ 367b ist angesichts der intensiven Hitze und Strahlung wahrscheinlich kein großartiger Ort, um nach außerirdischem Leben zu suchen. „Natürlich ist es nicht schön zu leben“, sagt Lamm. Aber es ist wahrscheinlich, dass der Planet eine Atmosphäre haben wird, was eine interessante Umgebung wäre. Wenn die Oberfläche des Planeten teilweise geschmolzen wäre, könnte GJ 367b eine Atmosphäre haben, die von Mineralien dominiert wird, die von der Oberfläche des Planeten kochen, sagt Dang. Lamm und ihre Kollegen hoffen, mit Observatorien wie dem James Webb-Weltraumteleskop der NASA, das am 22. Dezember starten soll, nach der Atmosphäre zu suchen.