Erster verschwindender Planet: TESS sah zu, wie TOI-2535 b aus dem Blick kippte

Ein Riesenplanet, den das NASA-Weltraumteleskop TESS dabei beobachtet hatte, wie er immer wieder die Scheibe seines Sterns kreuzte, kreuzt sie nicht mehr. Jeder Transit wurde kürzer und flacher, während die Bahn des Planeten zum Rand des Sterns wanderte – bis der verräterische Helligkeitseinbruch im Sternenlicht ganz ausblieb. Der Planet wurde weder zerstört noch verschluckt. Seine Umlaufbahn kippt, und Astronomen haben den Moment eingefangen, in dem sie aus der Sichtlinie zur Erde kippte.

Damit ist er der erste bestätigte Planet um einen einzelnen Stern, dessen Transite nachweislich verschwunden sind, so ein von der UCLA geführtes Team in The Astrophysical Journal Letters. Der wahrscheinliche Übeltäter ist ein zweiter Riesenplanet, den niemand direkt gesehen hat. Seine geneigte Bahn zerrt an seinem Nachbarn und lässt beide Umlaufbahnen wie einen Kreisel taumeln. Astronomen schließen normalerweise über Jahrhunderte auf solche Veränderungen; hier spielte sich eine innerhalb einer einzigen Weltraummission ab.

Der verschwundene Planet heißt TOI-2535 b, ein heißer Jupiter: ein Gasriese mit etwa dem 0,84-fachen Durchmesser des Jupiter, der einen alten orangefarbenen Zwergstern in rund 1.000 Lichtjahren Entfernung umkreist. Er schafft einen Umlauf in etwa 8,2 Tagen, etwa zehnmal schneller als Merkur die Sonne umrundet. Hunderte heißer Jupiter sind bekannt. Dieser stach hervor, weil seine Transite bis zu sechs Stunden zu früh oder zu spät eintrafen – ein Zeichen dafür, dass etwas anderes im System an ihm zog.

„Das ist das extremste Beispiel, das wir je gesehen haben, weil die beiden Planeten so stark wechselwirken“, sagte Samuel Yee, Postdoktorand im 51 Pegasi b-Programm an der UCLA und korrespondierender Autor der Studie. „Die Umlaufbahn des Planeten kippt so schnell, dass sein Transit verschwand, während wir zusahen.“

Wie TESS einen Planeten dabei erwischte, wie er aus dem Blickfeld glitt

Ein Transit findet nur statt, wenn die Umlaufbahn eines Planeten fast exakt mit unserer Sichtlinie übereinstimmt, sodass der Planet zwischen seinem Stern und der Erde hindurchzieht und einen winzigen Lichtsplitter blockiert. TESS jagt nach diesen Lichtsplittern bei Millionen von Sternen. Es kehrte in fünf separaten Beobachtungsabschnitten, die sich über sieben Jahre erstreckten, zu TOI-2535 zurück, und erdgebundene Teleskope – darunter kleine Observatorien in Kroatien, Chile, der Schweiz und Australien – füllten die Transite dazwischen auf.

Das Team maß bei jedem Transit zwei Dinge. Das eine war die Zeitsteuerung, auf zwei bis drei Minuten genau bestimmt und mit dem Fahrplan verglichen, den eine vollkommen regelmäßige Umlaufbahn einhalten würde. Das andere war die Form. Ein Weg über die Mitte des Sterns ergibt einen langen, tiefen Helligkeitseinbruch, während ein Weg nahe am Rand einen kurzen, flachen, streifenden Einbruch liefert. Astronomen nennen diese Überquerungslinie den Stoßparameter, und bei TOI-2535 b stieg er von einem Beobachtungsabschnitt zum nächsten stetig an.

Rekonstruiert scheint die Bahn des Planeten mehr als die Hälfte der Sternscheibe überstrichen zu haben, wobei sie auf dem Weg zum Rand den Sternäquator kreuzte. In den neuesten TESS-Daten gab es in dem Zeitfenster, in dem der Planet hätte auftauchen müssen, keinen Transit – selbst unter Berücksichtigung seiner sechsstündigen Zeitschwankungen. Um dieses leere Ergebnis zu überprüfen, pflanzte das Team künstliche Transite in die Daten ein: Ein Planet, der den Rand gerade noch streift, wäre etwa in der Hälfte der Fälle noch entdeckt worden.

Messungen des Hin-und-Her-Wackelns des Sterns mit dem NEID-Spektrographen am WIYN-3,5-Meter-Teleskop auf dem Kitt Peak in Arizona deuten auf einen Planeten von etwa der Masse des Jupiter auf der transitierenden Bahn hin. Sie enthalten auch eine zusätzliche Streuung, die ein einzelner Planet nicht erklären kann.

Ein Nachbar, den niemand gesehen hat

Die Autoren modellierten die Zeitschwankungen und die schrumpfenden Transite gemeinsam. Beides passt zu einem nahen Begleitplaneten, dessen Umlaufbahn um mindestens fünf Grad gegenüber der von TOI-2535 b geneigt ist. Wenn zwei Umlaufbahnen derart geneigt sind, schwenken ihre Ebenen langsam herum – so wie die Achse eines Kreisels einen Kreis beschreibt – und die Bahn des transitierenden Planeten wandert über die Scheibe seines Sterns.

Der verborgene Begleiter ist wahrscheinlich mindestens so massereich wie Saturn. Er scheint sich auch in oder nahe einer Resonanz zu befinden, das heißt, die beiden Umlaufzeiten bilden ein einfaches Verhältnis. Die am besten passenden Lösungen gruppieren sich um Verhältnisse von 2:1 und 3:2, obwohl auch 3:1 und 4:1 möglich bleiben. Das würde das System gleich doppelt zu einer Kuriosität machen: Heiße Jupiter haben selten überhaupt nahe Nachbarn, und wenn doch, ist der Nachbar fast immer ein kleiner Planet, kein zweiter Riese.

Co-Autor Erik Petigura vergleicht den Effekt mit Finsternissen. „Wenn die Umlaufbahn des Mondes um die Erde perfekt auf die Umlaufbahn der Erde um die Sonne ausgerichtet wäre, würden wir jeden Monat eine Finsternis sehen“, sagte er. „Aber weil die Umlaufbahn des Mondes geneigt ist, sind Finsternisse seltener.“

Schneller als jede zuvor beobachtete Planetenkippung

Andere Planeten wurden dabei ertappt, wie sie ihre Transite veränderten, aber langsamer. TOI-216 b und K2-146 c wechselten innerhalb von 4,5 bzw. drei Jahren von streifenden zu vollständigen Transiten, und ein Planet im System TOI-4504 begann drei Jahre nach seiner ersten Beobachtung mit Transiten. Die Orbitalebenen in TOI-4504 und TOI-216 schwingen in Zyklen von etwa 250 bzw. 150 Jahren. Die Modelle, die für TOI-2535 funktionieren, deuten auf einen Zyklus von Jahrzehnten hin.

Seine sechsstündige Zeitschwankung, etwa 3 % der Umlaufzeit, gehört zu den größten, die je bei einem kurzperiodischen Riesenplaneten beobachtet wurden. Solche Veränderungen sind selten: Eine Durchsuchung von 561 Systemen der NASA-Mission Kepler fand nur 15 mit signifikanten langfristigen Änderungen der Transitdauer. Kompakte Mehrplanetensysteme sind zudem tendenziell flach, mit Bahnneigungen von 1 oder 2 Grad.

Es gab einen früheren Hinweis auf einen Verschwindeakt. Ein Kepler-Kandidat namens KOI-120.01 verblasste und verschwand während dieser Mission, aber sein System enthält mindestens zwei Sterne, und das Signal könnte von einem Paar sich verfinsternder Sterne stammen und nicht von einem Planeten. TOI-2535 b ist der klarere Fall: ein Planet, der definitiv real ist und immer noch da ist, nur nicht mehr auf uns ausgerichtet.

Was das Verschwinden nicht klärt

Die Identität des Nachbarn ist die größte offene Frage. Keine einzige Lösung passt eindeutig zu den Daten, sodass seine Masse, seine Umlaufzeit und die Frage, ob er innerhalb oder außerhalb des heißen Jupiter kreist, unbekannt bleiben. Einige Konfigurationen mit sehr steilen Neigungen von bis zu etwa 60 Grad passten zu den Daten über kurze Zeiträume, zerfielen aber in längeren Simulationen, was für sanftere Neigungen spricht.

Die minimale Neigung von fünf Grad hängt ebenfalls von diesem unsichtbaren Planeten ab. Falls bestätigt, würde TOI-2535 einer kurzen Liste kompakter Systeme mit derart schiefen Umlaufbahnen beitreten. Der Mutterstern bringt sein eigenes Rätsel mit: Er ist ein alter orangefarbener Zwerg mit etwa dem 0,86-fachen der Sonnenmasse, der sich schnell genug bewegt, dass er sehr wahrscheinlich zur dicken Scheibe der Milchstraße gehört, einer älteren Sternpopulation – allerdings bedarf es zur Bestimmung seines Alters Messungen seiner chemischen Zusammensetzung.

Dann ist da noch die Entstehung. Ein heißer Jupiter mit einem so nahen Riesenpartner hätte nicht auf einer gestreckten Umlaufbahn nach innen geschleudert werden können – der Weg, von dem man annimmt, dass er die meisten heißen Jupiter hervorbringt. Eine langsame Einwärtswanderung durch die Gasscheibe um den jungen Stern erklärt die Resonanz, aber diese Scheibe hätte auch die Umlaufbahnen abgeflacht. Etwas späteres muss sie geneigt haben, und die Studie listet mögliche Mechanismen auf, ohne sich für einen zu entscheiden.

„Weil TOI-2535 b einen nahen Nachbarn hat, ist er wahrscheinlich durch langsames Hineinspiralen gewandert, anstatt hineingeschleudert zu werden“, sagte Yee. „Vielleicht sehen wir einen Entstehungskanal, der nicht sehr häufig vorkommt, aber sehr interessant ist.“

Fragen, die Leser zum verschwindenden Planeten stellen

Was ist ein verschwindender Planet?

Es ist ein Planet, dessen Transite – die kleinen Helligkeitseinbrüche, die er verursacht, wenn er seinen Stern kreuzt – aufhören. TOI-2535 b ist der erste bestätigte Fall um einen einzelnen Stern. Der Planet existiert noch; seine Umlaufbahn hat sich so geneigt, dass er nicht mehr zwischen seinem Stern und der Erde hindurchzieht.

Warum hat TOI-2535 b aufgehört zu transitieren?

Die Schwerkraft eines verborgenen Nachbarplaneten auf einer geneigten Umlaufbahn lässt beide Bahnen präzedieren, also wie ein taumelnder Kreisel herumschwingen. Über sieben Jahre TESS-Beobachtungen wanderte die Bahn des Planeten von der Mitte der Sternscheibe zu deren Rand und dann von ihr herunter.

Wird TOI-2535 b wieder transitieren?

Ja, aber nicht bald. Das UCLA-Team erwartet, dass der Planet seinen Stern irgendwann in 30 bis 50 Jahren wieder kreuzt. Sein verborgener Nachbar könnte früher in Sicht kommen, falls sich seine eigene kippende Umlaufbahn zuerst auf die Erde ausrichtet.

Was als Nächstes kommt

TESS beobachtete das System zwischen April 2019 und März 2026, und die Transite fehlten in diesem letzten März-Abschnitt. Die Studie wurde am 9. November 2026 veröffentlicht. Mit nur den ersten vier Jahren TESS-Daten, so das Team, wären die schrumpfenden Transite nicht sicher erkannt worden, und die wachsende Beobachtungsdauer von TESS sollte weitere Systeme wie dieses zutage fördern. Die Identifizierung des Nachbarn erfordert dichter gemessene Daten des Sternwackelns. Der Planet selbst wird seinen Stern für 30 bis 50 Jahre nicht wieder kreuzen, sodass sein verborgener Partner das Nächste sein könnte, was jemand sieht.

Referenz: Yee et al., „A TESS Disappearing Act: The Vanishing Transits of TOI-2535 b,“ The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb4a4

Schlagwörter: Astronomie, nasa, Exoplaneten, TESS, heißer Jupiter, TOI-2535 b