Die ersten Exoplaneten wurden vor 30 Jahren um einen schnell rotierenden Stern entdeckt, einen sogenannten Pulsar. Jetzt haben Astronomen festgestellt, dass diese Planeten unglaublich selten sein könnten. Die neue Studie wurde am 12. Juli 2022 von der Doktorandin Iuliana Nițu von der University of Manchester auf dem National Astronomy Meeting (NAM 2022) vorgestellt.
Die Prozesse, die Planeten um Pulsare entstehen und überleben lassen, sind momentan unbekannt. Eine Durchmusterung von 800 Pulsaren, durchgeführt vom Jodrell Bank Observatory während der letzten 50 Jahre, hat ergeben, dass dieses erste entdeckte Exoplanetensystem außergewöhnlich speziell sein könnte: Weniger als 0,5 Prozent aller bekannten Pulsare könnten Planeten mit Erdmasse beherbergen.
Pulsare sind eine Unterklasse der Neutronensterne, den dichtesten Sternen im Universum. Sie entstehen durch Supernovae am Ende des Lebens eines massereichen Sterns. Sie sind extrem stabil, rotieren schnell und besitzen unfassbar starke Magnetfelder. Pulsare emittieren Strahlen aus hellen Radioemissionen aus ihren magnetischen Polen, die mit der Rotation des Sterns zu pulsieren scheinen.
„Pulsare produzieren Signale, die mit jeder Umdrehung die Erde überstreichen, ähnlich wie ein kosmischer Leuchtturm“, sagte Nițu. „Diese Signale können dann von Radioteleskopen empfangen und in eine Menge erstaunlicher wissenschaftlicher Erkenntnisse umgewandelt werden.“
Im Jahr 1992 wurden die ersten Exoplaneten im Orbit um einen Pulsar namens PSR B1257+12 entdeckt. Dieses Planetensystem enthält mindestens drei Planeten in einem Massenbereich, der den Massen der Gesteinsplaneten in unserem Sonnensystem entspricht. Seitdem wurde nur eine Handvoll Pulsare mit Planeten gefunden. Die extremen Bedingungen, die mit der Entstehung und der Entwicklung von Pulsaren einhergehen, machen eine „normale“ Planetenbildung jedoch unwahrscheinlich. Viele dieser registrierten Planeten sind exotische Objekte (etwa Planeten, die hauptsächlich aus Diamant bestehen), welche nicht mit den bekannten Planeten in unserem Sonnensystem vergleichbar sind.
Ein Astronomenteam an der University of Manchester führte die bislang umfangreichste Suche nach Planeten im Orbit um Pulsare durch. Insbesondere suchte das Team nach Signalen, die auf die Präsenz von planetaren Begleitern mit Massen von bis zu 100-facher Erdmasse und mit Umlaufperioden zwischen 20 Tagen und 17 Jahren hindeuten. Von den zehn potenziellen Entdeckungen ist die vielversprechendste das System PSR J2007+3120. Dort besteht die Wahrscheinlichkeit für die Existenz mindestens zweier Planeten mit Massen, die ein paar Erdmassen betragen und mit Umlaufperioden von 1,9 beziehungsweise 3,6 Jahren.
Die Ergebnisse der Studie weisen auf keine Verfälschungen bezüglich bestimmter Planetenmassen oder Umlaufperioden in Pulsarsystemen hin. Die Ergebnisse geben jedoch Informationen über die Form der Umlaufbahnen dieser Planeten: Im Gegensatz zu den fast kreisförmigen Umlaufbahnen in unserem Sonnensystem, würden diese Planeten ihre Sterne in hochgradig elliptischen Umlaufbahnen umkreisen. Das spricht dafür, dass der Entstehungsprozess für Pulsarplanetensysteme völlig anders ist als bei Planetensystemen um gewöhnliche Sterne.
Zur Motivation für ihre Forschungsarbeit sagte Nițu: „Pulsare sind unglaublich interessante und exotische Objekte. Vor genau 30 Jahren wurden die ersten extrasolaren Planeten um einen Pulsar entdeckt, aber wir müssen noch verstehen, wie diese Planeten unter solch extremen Bedingungen entstehen und überleben können. Herauszufinden, wie häufig sie vorkommen und wie sie aussehen, ist ein entscheidender Schritt in diese Richtung.“
(THK)
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