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Seltsamer Riesenplanet ist nur noch wenige Jahre vor seinem Stern zu sehen
Der Exoplanet TOI-1355 b ist fast sechsmal so massereich wie Jupiter und umrundet einen heißen A-Stern in gut zwei Tagen auf ungewöhnlich elliptischer Bahn. Messungen zeigen zudem, dass sich seine Bahnebene langsam verschiebt. Dadurch dürfte der Planet ab etwa Mitte 2033 von der Erde aus nicht mehr vor seinem Stern vorbeiziehen, was das Beobachtungsfenster für genaue Transitmessungen schließt.
Tokyo (Japan). Heiße Jupiter sind Gasriesen, die ihren Stern in sehr engem Abstand umrunden, und durch Gezeitenkräfte werden ihre Bahnen mit der Zeit meist rund, besonders wenn sie schon lange dicht am Stern kreisen. TOI-1355 b fällt aus diesem Muster, denn der Planet besitzt trotz seiner nur gut zwei Tage langen Umlaufzeit noch eine deutlich elliptische Bahn.
Zugleich beobachtet das Team, dass der Planet seinen Stern von der Erde aus immer weiter am Rand kreuzt. Solche Transits sind besonders wertvoll, weil Astronomen aus dem Helligkeitsabfall Größe, Bahn und in günstigen Fällen auch Eigenschaften der Atmosphäre ableiten können, doch bei TOI-1355 b wird diese geometrische Chance voraussichtlich in wenigen Jahren enden.
Das Team um Noriharu Watanabe von The University of Tokyo (UTokyo) hat TESS-Daten aus mehreren Beobachtungsjahren mit Messungen bodengebundener Teleskope kombiniert. Für TOI-1355 b ermitteln die Forscher eine Masse von rund 5,84 Jupitermassen und einen Radius von etwa 1,42 Jupiterradien. Der Planet umrundet seinen heißen A-Stern in 2,1703 Tagen und besitzt eine Bahnexzentrizität von rund 0,22.
„Die Suche nach Planeten um Sterne, die so heiß wie die Sonne oder kühler sind, floriert, und Tausende Planeten wurden um solche Sterne entdeckt. Doch die Suche nach Planeten um heißere Sterne ist noch nicht weit fortgeschritten. In diesem Projekt haben wir nach Planeten um heiße Sterne gesucht, um die Vielfalt der Exoplaneten umfassender zu untersuchen. Als wir die Helligkeitsänderungen von TOI-1355 in früheren Daten untersuchten, stellten wir fest, dass die sekundäre Bedeckung, bei der ein Planet hinter seinem Stern vorbeizieht, früher eintrat als bei einer Kreisbahn angenommen. Das war für heiße Jupiter um heiße Sterne ungewöhnlich, und deshalb begannen wir, diesen Planeten genauer zu untersuchen“, erklärt Noriharu Watanabe.
In den TESS-Lichtkurven zeigte auch die sekundäre Bedeckung, bei der der Planet hinter dem Stern verschwindet, den zeitlichen Versatz einer elliptischen Bahn. Die Forscher bestätigten den Planeten zusätzlich mit bodengebundenen Transitmessungen und hochauflösender Spektroskopie, wodurch TOI-1355 b zu einem seltenen Beispiel eines kurzperiodischen heißen Jupiters wird, dessen Bahn noch nicht annähernd kreisförmig ist.
Entscheidend für das schwindende Beobachtungsfenster ist die sogenannte nodale Präzession, bei der sich die räumliche Orientierung der Bahnebene langsam ändert und der Planet bei jedem Transit etwas weiter am Rand der Sternscheibe vorbeizieht. Die Studie misst eine Zunahme des Impaktparameters, der den projizierten Abstand vom Sternzentrum beschreibt, um etwa 0,016 pro Jahr.
Der Planet kreuzt die Sternscheibe bereits streifend. Die Studie führt die nodale Präzession auf die schnelle Rotation des Wirtssterns zurück. Wenn sich der gemessene Trend mit gleicher Rate fortsetzt, endet die Transitgeometrie laut Studie um die Mitte des Jahres 2033. TOI-1355 b verschwindet damit nicht aus dem System, sondern nur aus jener Sichtlinie, in der er aus unserer Perspektive vor seinem Stern vorbeizieht.
Die exzentrische Bahn liefert Hinweise auf die Entwicklung des Systems. Eine mögliche Erklärung ist die Hoch-Exzentrizitätsmigration, bei der Wechselwirkungen mit anderen massereichen Körpern eine stark elliptische Bahn erzeugen und Gezeiten sie später schrittweise verkleinern und abrunden. Die Studie bezeichnet dieses Szenario als plausibel, doch der genaue Verlauf bleibt offen.
„Es wird angenommen, dass die Planetenbahn zunächst durch die gravitative Wechselwirkung mit anderen Himmelskörpern, etwa weit