Seltsame Welten: Trojanerplaneten

2 Planeten auf einer Bahn

Nun, zumindest nicht in unserem Sonnensystem. Hier kennen wir nur die Trojaner-Asteroiden des Jupiter (auch Mars und Neptun haben Trojaner) und ein paar Saturnmonde die sich in Trojanerkonfigurationen befinden (auch einige Weltraumobservatorien wurden in den Lagrangepunkten der Erde stationiert). Aber was ist mit extrasolaren Planetensystemen?

Wir wissen mittlerweile, dass solche Trojanerplaneten durchaus entstehen können. Erst vor kurzem sind wieder zwei wissenschaftliche Arbeiten erschienen, die deutlich machen, dass in anderen Sonnensystemen durchaus auch Trojanerplaneten entstehen könnten.
Wir wissen auch, dass diese Planeten für sehr lange Zeiten stabilen Bahnen folgen können. Arbeiten zur Stabilität von Trojanerplaneten wurden (und werden) unter anderem von der Astrodynamik-Arbeitsgruppe der Unisternwarte Wien durchgeführt (und auch ich habe vor einigen Jahren dort über dieses Thema gearbeitet).

Trojanerplaneten könnten also entstehen und wenn sie entstanden sind, können sie für sehr lange Zeiten stabile Bahnen haben. Warum haben wir bis jetzt dann noch keine entdeckt?

Unter anderem deswegen, weil noch nicht wirklich intensiv danach gesucht wird. Im Vergleich zur Suche nach “normalen” Exoplaneten ist das Auffinden von Trojanerplaneten etwas knifflig. Man kennt zwar mittlerweile schon Methoden, um sie zu entdecken – aber die wurden noch nicht systematisch umgesetzt (zumindest nicht, wenn man es mit dem Aufwand vergleicht, der sonst in der Exoplanetenforschung betrieben wird).

Wozu das Alles?

Dabei wäre eine Entdeckung eines Trojanerplaneten ein wirklicher Fortschritt! Nicht nur, weil man damit eine neue, stabile Konfiguration für Planetenbahnen auch tatsächlich in der Natur verifizieren könnte. Man könnte damit auch einige offene Fragen aus dem Bereich der Planetenentstehung lösen. Hier gibt es nämlich immer noch verschiedene Theorien, die miteinander konkurrieren. Besonders schwierig ist die Erklärung, wie die sg. “Hot Jupiters” entstanden sind. Das sind extrasolare Planeten, die sehr groß sind (vergleichbar mit Jupiter in unserem Sonnensystem oder größer), die sich sehr nahe an ihrem Stern befinden (viel näher als der Merkur an der Sonne). Die Theoretiker probieren immer noch, herauszufinden, ob diese Planeten wirklich so nahe am Stern entstanden sind oder ob sie im Laufe der Zeit von weit entfernteren Orten in Richtung des Sterns “migriert” sind.

Viele Forscher halten die Migrationshypothese für wahrscheinlicher – aber auch hier gibt es verschiedene konkurrierende Variationen. Einige gehen davon aus, dass der große Planet früher eine sehr exzentrische (also stark elliptische) Bahn hatte, die sich dann durch Wechselwirkungen mit interplanetarem Material (Staub, Gas, Kleinkörper) schnell zu einer kreisförmigen, sternnahen Bahn geändert hat. Und diese Hypothese würde für solche Planeten keine Trojaner zulassen! (Damit Trojanerplaneten stabile Bahnen haben können, darf die Bahn des größeren Partnerplaneten nicht zu exzentrisch sein).

Nun lassen sich praktischerweise Trojanerplaneten dann am einfachsten nachweisen, wenn sie sich ihre Bahn mit einem “Hot Jupiter” teilen. Würde man bei so einem Planeten einen kleineren Trojanerpartner entdecken, dann wäre die oben beschriebene Art der Migrationshypothese falsifiziert.

Gute Gründe also, um nach Trojanerplaneten zu suchen. Ich selbst hatte eigentlich vor, ein Forschungsprojekt zu genau diesem Thema zu beginnen. Zuerst wollte ich durch theoretische Simulationen diejenigen Sterne identifizieren, bei denen die Chancen am besten stehen, Trojanerplaneten zu entdecken. Und danach genau diese Sterne auch wirklich beobachten um so meine Vorhersagen entweder zu bestätigen oder zu falsifizieren. Selbst wenn ich keinen Trojanerplaneten entdecken würde, hätten wir immer noch jede Menge neue theoretische und experimentelle Daten gewonnen, die für spätere Arbeiten wichtig sein können.

Ich habe das eigentlich für ein recht gutes und interessantes Thema gehalten – die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fand das Projekt aber dann leider doch nicht so gut und hat mir vor ein paar Wochen mitgeteilt, dass sie eine Förderung abgelehnt.¹

Tja – so läufts in der Forschung… aber man konnte in den letzten Jahren beobachten, dass auf diesem Gebiet immer mehr geforscht wird und dass sich auch immer mehr Wissenschaftler beteiligen. Als wir damals in Wien begonnen haben, uns damit zu beschäftigen, wurde das von vielen Kollegen als unnütze Spielerei betrachtet. Trojanerplaneten seien eine nette theoretische Konfiguration – aber in der Realität könne es sowas wahrscheinlich nicht geben und selbst wenn, würde man sie wohl in naher Zukunft kaum entdecken. Mittlerweile wissen wir, dass es sie sehr wohl geben kann und das wir auch (jetzt schon) in der Lage sind, sie zu entdecken, wenn sie existieren.

Ich würde mich wirklich freuen, wenn so eine Entdeckung gemacht werden würde! Vielleicht ein erdähnlicher Exoplanet, der sich die Bahn um seine Sonne mit einem Gasriesen teilt. Man stelle sich vor, wie es wäre, auf so einer seltsamen Welt zu Leben. Die Raumfahrt müsste dort eine interessante Angelegenheit sein…

Aber das ist noch nicht einmal die seltsamste Konfiguration, die sich Himmelsmechaniker ausdenken können. Es gibt noch welche, die sind noch viel außergewöhnlicher! Doch dazu dann mehr in einem anderen Artikel.