Die Raumsonde Kepler spürt Planeten um fremde Sterne dadurch auf, dass deren Strahlung periodisch kleine Minima durchläuft. Durch diese Lichtabschirmung sind größere Exoplaneten leichter zu bemerken als kleinere und so lag der Rekord bis jetzt bei einem Planeten, dessen Radius dem 1,42-Fachen der Erde entspricht. Doch nun ist es Wissenschaftlern gelungen, um den Stern Kepler-20 die bisher kleinsten Planeten zu entdecken: einen mit 1,03-fachem und ein zweiter mit nur 0,87-fachem Erdradius. Die beiden sind also ähnlich groß wie Erde und Venus.

Francois Fressin vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, und seine Koautoren beschreiben die Entdeckung der beiden neuen Planeten durch eine winzige wiederkehrende Helligkeitsabnahme von Kepler-20. Sie betrug gerade einmal 82 respektive 101 Teile einer Million, also 0,0082 und 0,0101 Prozent.

Der Stern Kepler-20 liegt 950 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Leier. Seine Leuchtkraft beträgt 85 Prozent derjenigen der Sonne – auch in dieser Hinsicht ist das Planetensystem also dem Unsrigen vergleichbar. Bisher waren schon drei Gasriesen entdeckt worden, die den Stern umkreisen.

Erstaunlich an der nun entdeckten Konstellation ist jedoch zweierlei: Anders als in unserem Sonnensystem umlaufen nicht die kleinen Planeten innen und die großen weiter außen ihren Stern. Um Kepler-20 liegen die Umlaufbahnen der beiden kleineren Planeten genau zwischen denen der drei Gasriesen. Und zweitens befinden sich alle fünf Umlaufbahnen sehr nah am Zentralgestirn. Verglichen mit unserem Sonnensystem liegen sie alle näher am Stern als der innerste Planet Merkur an der Sonne.

Solch enge Planetenbahnen bedingen einen schnellen Umlauf. Er dauert bei den neu entdeckten Planeten Kepler-20e und Kepler-20f – die Buchstaben werden in der Reihenfolge der Entdeckung vergeben – nur 6,1 beziehungsweise 19,6 Erdtage. Auch die Oberflächentemperatur ist entsprechend hoch, auf Kepler-20f soll sie rund 430, auf Kepler-20e sogar 760 Grad Celsius betragen. Daher gehen die Forscher davon aus, dass sich keine Wasserstoffatmosphäre auf ihnen halten kann; für den weiter außen liegenden Kepler-20e schließen sie eine dicke wasserdampfhaltige Atmosphäre jedoch nicht ganz aus.

Die Zusammensetzung der Planeten selbst könnte jedoch wieder recht erdähnlich sein, es wären also Felsplaneten mit hohem Eisen- und Silikatanteil. Die Masse und damit ein Rückschluss auf Dichte und Struktur erhalten Astronomen normalerweise, indem sie kleinste Schwankungen in der Lage des Zentralsterns registrieren. Diese entstehen durch die Gravitationsanziehung der einzelnen Planeten, denn genau betrachtet rotiert das gesamte Sonnensystem um seinen gemeinsamen Schwerpunkt. Im Fall der neu entdeckten kleinen Planeten lässt diese Methode derzeit keinen Rückschluss auf ihre Masse zu: Die zusätzliche Bewegung von Kepler-20 liegt noch unterhalb der Nachweisgrenze. Erst in den kommenden Jahren könnte es gelingen, auch auf diese Art Kepler-20e und -20f zu bestätigen.

Die größte Herausforderung für die Planetentheoretiker wird jedoch sein, die ungewöhnliche Anordnung der fünf Planeten um Kepler-20 zu erklären. Dass sich die großen und kleinen Planeten von innen nach außen stets abwechseln, anstatt jeweils in Gruppen zusammenzuliegen, ist noch bei keinem Exoplanetensystem entdeckt worden. Astronomen gehen bisher davon aus, dass sich vor allem große Planeten nur fern eines Sterns bilden können. Nur hier ist in der protoplanetaren Scheibe, aus der später die Planeten hervorgehen, genug Materie in fester Form vorhanden. Daher lautet die beste Erklärung nun, dass die Planeten von Kepler-20 nicht in ihrer jetzigen Umlaufbahn entstanden, sondern viel weiter außerhalb. Erst im Laufe der vergangenen Jahrmilliarden wären sie an ihre derzeitige Position gewandert.