Seit seiner Einführung im März 2009 ist die Kepler-Mission hat Tausende von Kandidaten für extrasolare Planeten entdeckt. Tatsächlich entdeckte es zwischen 2009 und 2012 insgesamt 4.496 Kandidaten und bestätigte die Existenz von 2.337 Exoplaneten. Selbst nachdem zwei seiner Reaktionsräder versagten, gelang es der Raumsonde immer noch, im Rahmen ihrer K2-Mission entfernte Planeten aufzudecken, was weitere 521 Kandidaten ausmachte und 157 bestätigte.
Jedoch nach a neue Studie von zwei Forschern der Columbia University und einem Citizen Scientist durchgeführt, könnte Kepler auch Hinweise auf einen extrasolaren Mond gefunden haben. Nachdem die Forscher Daten von Hunderten von Transiten gesichtet hatten, die von der Kepler-Mission entdeckt wurden, fanden die Forscher einen Fall, in dem ein Planet im Transit Anzeichen für einen Satelliten aufwies.
Ihre Studie – die kürzlich online unter dem Titel „ HEK VI: Zum Mangel an Galilei-Analoga in Kepler und dem Exomoon-Kandidaten Kepler-1625b I “ – wurde von Alex Teachey geleitet, einem Doktoranden an der Columbia University und einem Graduate Research Fellow der National Science Foundation (NSF). Er wurde von David Kipping, Assistant Professor für Astronomie an der Columbia University und Principal Investigator von Die Jagd nach Exomoons mit Kepler (HEK)-Projekt und Allan Schmitt, Citizen Scientist.
Künstlerische Darstellung der NASA-Raumsonde Kepler. Bildnachweis: NASA
Dr. Kipping durchsucht im Rahmen der HEK seit Jahren die Kepler-Datenbank nach Hinweisen auf Exomonen. Dies ist nicht überraschend, wenn man bedenkt, welche Möglichkeiten Exomonen für die wissenschaftliche Forschung bieten. Innerhalb unseres Sonnensystems hat die Untersuchung natürlicher Satelliten wichtige Dinge über die Mechanismen enthüllt, die die frühe und späte Planetenbildung antreiben, und Monde besitzen interessante geologische Merkmale, die häufig auf anderen Körpern zu finden sind.
Aus diesem Grund wird eine Ausweitung der Forschung auf die Jagd nach Exoplaneten als notwendig erachtet. Exoplaneten-Jagdmissionen wie Kepler haben bereits eine Fülle von Planeten zutage gefördert, die konventionelle Vorstellungen über die Entstehung von Planeten und die möglichen Arten von Planeten in Frage stellen. Das bemerkenswerteste Beispiel sind Gasriesen, die beobachtet haben, dass sie sehr nahe an ihren Sternen kreisen (auch bekannt als „Hot Jupiters“).
Daher könnte die Untersuchung von Exomonen wertvolle Informationen darüber liefern, welche Arten von Satelliten möglich sind und ob unsere eigenen Monde typisch sind oder nicht. Wie Teachey Universe Today per E-Mail sagte:
„Exomonen könnten uns viel über die Entstehung unseres Sonnensystems und anderer Sternensysteme sagen. Wir sehen Monde in unserem Sonnensystem, aber sind sie anderswo üblich? Wir neigen dazu, so zu denken, aber wir können es nicht genau wissen, bis wir sie tatsächlich sehen. Aber es ist eine wichtige Frage, denn wenn wir herausfinden, dass es nicht sehr viele Monde gibt, deutet dies darauf hin, dass in den frühen Tagen möglicherweise etwas Ungewöhnliches in unserem Sonnensystem vor sich ging, und das könnte große Auswirkungen darauf haben, wie das Leben auf dem entstanden ist Erde. Mit anderen Worten, ist die Geschichte unseres Sonnensystems in der gesamten Galaxie gleich oder haben wir eine sehr ungewöhnliche Entstehungsgeschichte? Und was sagt das über die Lebenschancen, die sich hier ergeben? Exomoons bieten uns Hinweise zur Beantwortung dieser Fragen.“
Eine Montage einiger potenziell bewohnbarer Monde in unserem Sonnensystem. Von oben nach unten, von links nach rechts, dazu gehören Europa, Enceladus, TItan und Ceres. Bildnachweis: NASA/JPL
Darüber hinaus gibt es viele Monde im Sonnensystem – einschließlich Europa , Ganymed , Enceladus und Titan – gelten als potenziell bewohnbar. Dies liegt daran, dass diese Körper ständig mit flüchtigen Stoffen (wie Stickstoff, Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak, Wasserstoff, Methan und Schwefeldioxid) versorgt werden und über interne Heizmechanismen verfügen, die die notwendige Energie für biologische Prozesse liefern könnten.
Auch hier bietet die Untersuchung von Exomonen interessante Möglichkeiten, etwa ob sie bewohnbar oder gar erdähnlich sind oder nicht. Aus diesen und anderen Gründen wollen Astronomen sehen, ob die Planeten, die in fernen Sternensystemen bestätigt wurden, Mondsysteme haben und wie die Bedingungen auf ihnen sind. Aber wie Teachey sagte, stellt die Suche nach Exomonen im Vergleich zur Exoplanetenjagd eine Reihe von Herausforderungen:
„Monde sind schwer zu finden, weil 1) wir erwarten, dass sie die meiste Zeit ziemlich klein sind, was bedeutet, dass das Transitsignal anfangs ziemlich schwach ist, und 2) jedes Mal, wenn ein Planet durchläuft, wird der Mond in einer anderen Form erscheinen Platz. Dadurch sind sie in den Daten schwieriger zu erkennen und die Modellierung der Transitereignisse ist deutlich rechenaufwendiger.Aber unsere Arbeit nutzt die Monde, die an verschiedenen Orten auftauchen, indem das zeitgemittelte Signal über viele verschiedene Transitereignisse und sogar über viele verschiedene exoplanetare Systeme hinweg erfasst wird. Wenn die Monde da sind, werden sie im Laufe der Zeit ein Signal auf beiden Seiten des Planetentransits aussenden. Dann gilt es, dieses Signal zu modellieren und zu verstehen, was es in Bezug auf die Mondgröße und die Auftrittsrate bedeutet.“
Um Anzeichen von Exomonen zu finden, durchsuchten Teachey und seine Kollegen die Kepler-Datenbank und analysierten die Transite von 284 Exoplaneten-Kandidaten vor ihren jeweiligen Sternen. Die Größe dieser Planeten reichte von erdähnlichen bis jupiterähnlichen Durchmessern und umkreiste ihre Sterne in einer Entfernung zwischen ~0,1 bis 1,0 AE. Anschließend modellierten sie die Lichtkurve der Sterne mit den Techniken der Phasenfaltung und Stapelung.
Die Vorstellung eines Künstlers von einem bewohnbaren Exomoon. Bildnachweis: NASA
Diese Techniken werden häufig von Astronomen verwendet, die Sterne auf Leuchtkrafteinbrüche überwachen, die durch die Transite von Planeten verursacht werden (d. h. die Transitmethode). Wie Teachey erklärte, ist der Prozess ziemlich ähnlich:
„Grundsätzlich haben wir die Zeitreihendaten in gleiche Teile zerlegt, wobei jedes Teil einen Transit des Planeten in der Mitte hat. Und wenn wir diese Teile zusammenstapeln, können wir uns ein klareres Bild davon machen, wie der Transit aussieht…Bei der Mondsuche machen wir im Wesentlichen dasselbe, nur schauen wir uns jetzt die Daten außerhalb des Hauptplanetentransits an. Sobald wir die Daten stapeln, nehmen wir die Durchschnittswerte aller Datenpunkte innerhalb eines bestimmten Zeitfensters und wenn ein Mond vorhanden ist, sollten wir dort etwas fehlendes Sternenlicht sehen, was uns erlaubt, auf seine Anwesenheit zu schließen.“
Was sie fanden, war ein einzelner Kandidat im Kepler-1625-System, einem gelben Stern, der sich etwa 4000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Dieser mit Kepler-1625B I bezeichnete Mond umkreist den großen Gasriesen, der sich in der bewohnbaren Zone des Sterns befindet, ist 5,9 bis 11,67 Mal so groß wie die Erde und umkreist seinen Stern mit einer Periode von 287,4 Tagen. Dieser Exomoon-Kandidat wird, falls er sich bestätigen sollte, der erste Exomoon sein, der jemals entdeckt wurde
Die Ergebnisse des Teams (die auf Peer Review warten) zeigten auch, dass große Monde in den inneren Regionen von Sternensystemen (innerhalb von 1 AE) selten vorkommen. Dies war etwas überraschend, obwohl Teachey anerkennt, dass es mit der neueren theoretischen Arbeit übereinstimmt. Einigen neueren Studien zufolge könnten große Planeten wie Jupiter ihre Monde verlieren, wenn sie nach innen wandern.
Sollte dies der Fall sein, könnte das, was Teachey und seine Kollegen beobachteten, als Beweis für diesen Prozess angesehen werden. Es könnte auch ein Hinweis darauf sein, dass unsere aktuellen Exoplaneten-Jagdmissionen der Aufgabe, Exomonen aufzuspüren, möglicherweise nicht gewachsen sind. In den kommenden Jahren sollen Missionen der nächsten Generation detailliertere Analysen entfernter Sterne und ihrer Planetensysteme liefern.
Die Vorstellung eines Künstlers über einen Fernexomon, der das Licht eines Sterns blockiert. Bildnachweis: Dan
Allerdings könnten auch diese, wie Teachey angedeutet hat, in ihrer Erkennung eingeschränkt sein, und es könnten letztendlich neue Strategien erforderlich sein:
„Die Seltenheit von Monden in den inneren Regionen dieser Sternensysteme lässt vermuten, dass einzelne Monde in den Kepler-Daten schwer zu finden sind, und kommende Missionen wie TESS, die viele Planeten mit sehr kurzer Periode finden sollen, werden es ebenfalls schwer haben.“ diese Monde. Es ist wahrscheinlich, dass die Monde, von denen wir immer noch erwarten, dass sie irgendwo da draußen sind, in den äußeren Regionen dieser Sternensysteme leben, ähnlich wie in unserem Sonnensystem. Aber diese Regionen sind viel schwieriger zu untersuchen, daher müssen wir noch cleverer werden, wie wir mit aktuellen und nahen Datensätzen nach diesen Welten suchen.“
In der Zwischenzeit können wir sicherlich gespannt sein, dass der erste Exomoon entdeckt zu sein scheint. Während diese Ergebnisse auf Peer Review warten, wird die Bestätigung dieses Mondes zusätzliche Forschungsmöglichkeiten für das Kepler-1625-System bedeuten. Die Tatsache, dass dieser Mond innerhalb der bewohnbaren Zone des Sterns kreist, ist ebenfalls ein interessantes Merkmal, obwohl der Mond selbst wahrscheinlich nicht bewohnbar ist.
Dennoch ist die Möglichkeit, dass ein bewohnbarer Mond einen Gasriesen umkreist, sicherlich interessant. Klingt das nach etwas, das in einigen Science-Fiction-Filmen aufgetaucht sein könnte?
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