Durch die Analyse der Silhouette eines Exoplaneten, der etwa 420 Lichtjahre von der Erde entfernt vor seinem Mutterstern vorbeizieht, hat ein Team von Astrophysikern einen Exoplaneten entdeckt, der sich als der kosmische Saturn herausstellen könnte doppelgänger.
Der Assistenzprofessor für Physik und Astronomie an der Rochester University Eric Mamajek und der Doktorand Mark Pecaut untersuchten Daten des internationalen Projekts SuperWASP (Wide Angle Search for Planets) und All Sky Automated Survey (ASAS).
Künstlerische Darstellung eines Braunen Zwergs, umgeben von einer Wolke aus Protoplanetenstaub. Bildnachweis: JPL
Sie betrachteten das Lichtmuster des Sterns; Periodisches Dimmen ist ein verräterisches Zeichen dafür, dass ein Planet vor ihm vorbeizieht. Ein kugelförmiger Planet wird das Licht eines Sterns regelmäßig dimmen. Von der Erde aus gesehen wird das Licht des Sterns schwächer, wenn der Planet ihn überquert, und wird dunkler, bis er einen Punkt maximaler Dunkelheit erreicht – den Punkt, an dem sich der Planet direkt zwischen der Erde und dem Stern befindet. Dann wird das Licht im gleichen Tempo heller, wie es zuvor gedimmt wurde.
Aber im Dezember 2010 bemerkten sie etwas Seltsames. Als sie Anfang 2007 über einen Zeitraum von 54 Tagen gesammelte Daten analysierten, verdunkelte sich der Stern 1SWASP J140747.93-394542.6 unregelmäßig. Das Objekt, das davor vorbeizog, konnte kein kugelförmiger Planet sein, also was war es?
Das Objekt hatte eine elliptische Silhouette, blockierte das Licht des Sterns in einem intermittierenden und unregelmäßigen Muster und verdunkelte einen erheblichen Teil des Lichts des Sterns. An einem Punkt des Passes waren 95 Prozent des Lichts des Sterns verdeckt, höchstwahrscheinlich durch Staub.
„Als ich die Lichtkurve zum ersten Mal sah, wusste ich, dass wir ein sehr seltsames und einzigartiges Objekt gefunden hatten“, sagte Mamajek. „Nachdem wir ausgeschlossen hatten, dass die Sonnenfinsternis auf einen kugelförmigen Stern oder eine zirkumstellare Scheibe zurückzuführen ist, die vor dem Stern vorbeizieht, wurde mir klar, dass die einzig plausible Erklärung eine Art Staubringsystem war, das einen kleineren Begleiter umkreist – im Grunde ein Saturn auf Steroiden. '“ Ringe waren der wahrscheinlichste Schuldige der oszillierenden Dunkelheit im Licht des Sterns.
„Dies ist das erste Mal, dass Astronomen ein extrasolares Ringsystem entdeckt haben, das einen sonnenähnlichen Stern durchquert, und das erste System von diskreten, dünnen Staubringen, die um ein sehr massearmes Objekt außerhalb unseres Sonnensystems herum entdeckt wurden“, sagte Mamajek. Aber es gibt noch einige wichtige Fragen darüber, was genau entdeckt wurde.
Ein Größenvergleich zwischen der Sonne, einem Stern mit geringer Masse, einem Braunen Zwerg, Jupiter und der Erde. Bildnachweis: NASA
Es könnte sich um einen Stern mit sehr geringer Masse, einen Braunen Zwerg oder einen Gasriesenplaneten handeln. Aber es ist noch zu früh, um es so oder so zu wissen. Um zu einer Antwort zu gelangen, müssen sie die Masse des Objekts bestimmen.
Ein Planet dieser Größe wird eine Anziehungskraft auf seinen Stern ausüben, so wie Jupiter die Sonne anzieht. Das Ausmaß des Wackelns, das diese Gravitationswechselwirkung erzeugt, kann die Masse des Objekts enthüllen und Astronomen einen Hinweis darauf geben, was es sein könnte. Wenn es eine Masse zwischen dem 13- und 75-fachen der des Jupiter hat, handelt es sich wahrscheinlich um einen Braunen Zwerg. Wenn er kleiner ist, wissen Astronomen, dass es sich wahrscheinlich um einen Planeten handelt, der dem Saturn ähnlicher ist.
Zwei der Hirtenmonde des Saturn halten den F-Ring des Planeten in Schach. Bildquelle: NASA/JPL
Das Objekt selbst ist nicht der einzige interessante Teil des Fundes; Mamajek interessiert sich besonders für die Lücken zwischen den scheinbaren Ringen, die denen um den Saturn optisch ähnlich sind. Lücken weisen normalerweise auf Objekte innerhalb der Ringe hin, die genügend Gravitationseinfluss haben, um sie zu formen, wie die Hirtenmonde des Saturn.
Aber auch wenn sich die Ringe als Staubwolke entpuppen, wird die Entdeckung nicht weniger spannend. Wenn sich herausstellt, dass es sich bei dem Objekt um einen Braunen Zwerg mit einer Staubwolke handelt, glaubt Mamajek, dass sein Team wahrscheinlich die späten Stadien der Planetenentstehung beobachtet hat. Oder, wenn das Objekt ein großer Planet ist, beobachten sie möglicherweise die Bildung von Monden um den riesigen Planeten.
Auf jeden Fall ist es eine tolle Entdeckung. So cool es auch wäre, den Zwilling des Saturn zu finden, es wäre ebenso faszinierend zu beobachten, wie sich Monde um einen anderen Planeten bilden. Die Ergebnisse des Teams werden in einer kommenden Ausgabe des Astronomical Journal veröffentlicht.
Quelle: Universität Rochester .