Wie werden Exoplaneten klassifiziert?

Eine allgemein gültige Klassifikation von Exoplaneten ist schwierig zu erreichen und wird unter Forschern intensiv diskutiert, da die jeweilige Einordnung eines Planeten in ein Schema stark vom Blickwinkel des Forschungsgebietes abhängt. Dennoch wollen wir hier einmal einen Versuch wagen die wichtigsten Gruppen von Planeten innerhalb und außerhalb des Sonnensystems darzustellen.

Zu den wichtigsten Kerngrößen eines Planeten zählen die Größe, die wir hier anhand des Radius einordnen, die Masse, sowie die Beschaffenheit (gasförmig oder fest). Um extrasolare Planeten leichter einzuordnen bedienen sich viele Wissenschaftler und Journalisten außerdem noch Vergleichen mit den besser bekannten Planeten im Sonnensystem.

Von kleinen Radien und Massen startend beginnen wir mit der Gruppe der terrestrischen Planeten (oder auch Gesteinsplaneten). Diese sind vergleichsweise kleine und massearme Planeten, etwa von der Größe der Erde oder kleiner, die größtenteils aus festen Materialien wie Gestein oder Silikaten bestehen und meist einen schweren Kern aus Eisen haben. An der Oberfläche können auch flüssige oder gasförmige Bestandteile, wie beispielsweise Wasser oder eine Atmosphäre auftreten. Innerhalb des Sonnensystems sind alle inneren Planeten, also Merkur, Venus, Erde und Mars in die Gruppe der terrestrischen Planeten einzuordnen.

Zu größeren Massen hin grenzen sich die terrestrischen Planeten von Super-Erden ab. Diese sind zwar massereicher als die Erde aber von geringerer Masse als beispielsweise die Eisriesen Uranus und Neptun. Dabei ist der Begriff der Super-Erden etwas unklar gefasst und umfasst nach mancher Definition sowohl die etwas größeren Gesteinsplaneten (die im Allgemeinen bis zu etwa dem zweifachen des Erdradius entdeckt werden), bis hin zu Planeten, die kleineren Versionen des uns aus dem Sonnensystems bekannten Neptuns entsprechen und etwa Radien vom zwei- bis vierfachen der Erde aufweisen. Nach anderen Definitionen wird diese zweite Gruppe jedoch auch als Mini-Neptune bezeichnet. Nach dieser Definition liegt die Unterscheidung zwischen Super-Erden und Mini-Neptunen vor allem in der Zusammensetzung. Während Super-Erden eine oft erdähnliche Zusammensetzung aus Gestein aufweisen, besitzen Mini-Neptune meist einen deutlich erhöhten Anteil an gasförmigen und fluiden Schichten. Dies zeigt, dass bei gleicher Größe die Entstehungsgeschichte dieser Planeten vermutlich sehr unterschiedlich ist. Anders als bei den terrestrischen Planeten gibt es in unserem Sonnensystem keinen Vertreter der Super-Erden/Mini-Neptune.

Diese Klasse der Neptun-ähnlichen Planeten, gelegentlich auch Eisriesen genannt, umschreibt eine Gruppe an Planeten, die wie Neptun einen Kern aus Gestein und Eis aufweisen allerdings von einer tiefen und sehr dichten Atmosphäre umgeben sind. Die tieferen Schichten dieser Atmosphären bestehen zu einem Großteil aus Wasser, Methan und Ammoniak in einem superkritischen, fluiden Aggregatzustand. Nur die äußersten Schichten dieser Atmosphären bestehen, wie bei den folgenden Gasriesen, aus Wasserstoff, Helium und Methan. Die Atmosphäre ist dabei um ein Vielfaches größer als der Kern des Planeten. Manche Forscher vermuten dabei, dass einige der Super-Erden ehemalige Neptun-ähnliche Planeten waren, die aufgrund der Einstrahlung ihres Sterns einen Großteil ihrer Atmosphäre verloren haben.

Die größten und massereichsten Planeten schließlich sind die Gasriesen, zu denen im Sonnensystem Jupiter und Saturn gehören. Ähnlich wie die Eisriesen weisen diese Planeten einen festen Kern auf, sind aber von einer noch größeren und fast vollständig aus Wasserstoff und Helium bestehenden Atmosphäre umgeben. Außerhalb des Sonnensystems sind noch massereichere Planeten als Jupiter bekannt, die aber vermutlich eine ähnliche Zusammensetzung aufweisen. Erst ab dem circa dreizehnfachen der Masse von Jupiter beginnen Planeten, den nötigen Druck im Kern aufzuweisen um die ersten Vorformen der Kernfusion anzuregen. Ab diesem Punkt spricht man meist von braunen Zwergen.