Wenn es darum geht, wie und wo Planetensysteme entstehen, dachten Astronomen, sie hätten die Dinge ziemlich gut im Griff. Die vorherrschende Theorie, bekannt als die Nebelhypothese , besagt, dass sich Sterne und Planeten aus massiven Staub- und Gaswolken (d. h. Nebeln) bilden. Sobald diese Wolke im Zentrum einen Gravitationskollaps erfährt, bilden ihr verbleibender Staub und ihr Gas eine protoplanetare Scheibe, die schließlich zu Planeten akkretiert.
Bei der Untersuchung des fernen Sterns NGTS-1 – eines etwa 600 Lichtjahre entfernten M-Typs (Roter Zwerg) – untersuchte ein internationales Team unter der Leitung von Astronomen der University of Warwick entdeckte einen massiven „heißen Jupiter“ das schien viel zu groß, um einen so kleinen Stern zu umkreisen. Die Entdeckung dieses „Monsterplaneten“ hat natürlich einige frühere Vorstellungen über die Entstehung von Planeten in Frage gestellt.
Die Studie mit dem Titel „ NGTS-1b: Ein heißer Jupiter im Transit durch einen M-Zwerg “, erschien vor kurzem in derMonatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.Das Team wurde von Dr. Daniel Bayliss und Professor Peter Wheatley von der Universität Warwick und schlossen Mitglieder aus der der Genfer Observatorium und der Cavendish-Labor , das Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt , das Leicester Institute of Space and Earth Observation , das Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU Berlin , sowie mehrere Universitäten und Forschungsinstitute.
Künstlerische Darstellung des kühlen roten Sterns über NGTS-1b. Bildnachweis: University of Warwick/Mark Garlick.
Die Entdeckung wurde unter Verwendung von Daten gemacht, die von den ESO erhalten wurden Verkehrsumfrage der nächsten Generation (NGTS)-Anlage, die sich am Paranal-Observatorium in Chile. Diese Einrichtung wird von einem internationalen Konsortium von Astronomen betrieben, die von den Universitäten Warwick, Leicester, Cambridge, der Queen’s University Belfast, dem Genfer Observatorium, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und der Universität von Chile stammen.
Diese photometrische Vermessung, die eine vollständige Palette vollrobotischer Kompaktteleskope verwendet, ist eines von mehreren Projekten, die die Kepler-Weltraumteleskop . MögenKepler,es überwacht entfernte Sterne auf Anzeichen plötzlicher Helligkeitsabfälle, die ein Hinweis darauf sind, dass ein Planet relativ zum Beobachter vor dem Stern vorbeizieht (auch bekannt als „Durchgang“). Bei der Untersuchung der Daten von NGTS-1, dem ersten Stern, der bei der Umfrage gefunden wurde, machten sie eine überraschende Entdeckung.
Basierend auf dem Signal seines Exoplaneten ( NGTS-1b ), stellten sie fest, dass es sich um einen Gasriesen handelte, der ungefähr die gleiche Größe wie Jupiter hatte und fast so massiv war (0,812 Jupitermassen). Seine Umlaufzeit von 2,6 Tagen deutete auch darauf hin, dass er sehr nahe um seinen Stern kreist – etwa 0,0326 AE –, was ihn zu einem „heißen Jupiter“ macht. Basierend auf diesen Parametern schätzte das Team auch, dass NGTS-1b Temperaturen von ungefähr 800 K (530 °C; 986 °F) ausgesetzt ist.
Die Entdeckung warf das Team für eine Schleife, da angenommen wurde, dass es unmöglich für Planeten dieser Größe ist, sich um kleine Sterne vom Typ M zu bilden. In Übereinstimmung mit aktuellen Theorien über die Planetenentstehung wird angenommen, dass Rote Zwerge in der Lage sind, Gesteinsplaneten zu bilden – wie die vielen in letzter Zeit rund um Rote Zwerge entdeckten belegen – aber nicht in der Lage sind, genug Material zu sammeln, um Planeten in Jupiter-Größe zu erschaffen .
Künstlerisches Konzept eines jupitergroßen Exoplaneten, der relativ nahe um seinen Stern kreist (auch bekannt als „heißer Jupiter“). Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Wie Dr. Daniel Bayliss, Astronom an der Universität Genf und Hauptautor des Papiers, in der University of Warwick Pressemitteilung :
„Die Entdeckung von NGTS-1b war eine völlige Überraschung für uns – so massereiche Planeten wurden nicht um so kleine Sterne herum vermutet. Dies ist der erste Exoplanet, den wir mit unserer neuen NGTS-Anlage gefunden haben, und wir stellen bereits die verbreitete Weisheit über die Entstehung von Planeten in Frage. Unsere Herausforderung besteht nun darin, herauszufinden, wie häufig diese Art von Planeten in der Galaxie vorkommt, und mit der neuen NGTS-Anlage sind wir dafür bestens aufgestellt.“
Beeindruckend ist auch, dass die Astronomen den Transit überhaupt bemerkt haben. Im Vergleich zu anderen Sternenklassen sind Sterne vom Typ M die kleinsten, kühlsten und dunkelsten. In der Vergangenheit wurden Gesteinskörper um sie herum entdeckt, indem Verschiebungen ihrer Position relativ zur Erde (auch bekannt als die Radialgeschwindigkeitsmethode ). Diese Verschiebungen werden durch das gravitative Ziehen eines oder mehrerer Planeten verursacht, die den Planeten hin und her „wackeln“ lassen.
Kurz gesagt, das schwache Licht eines M-Typ-Sterns hat dazu geführt, dass sie auf Helligkeitsabfälle (auch bekannt als die Transitmethode ) sehr unpraktisch. Mit den rotempfindlichen Kameras des NGTS konnte das Team jedoch viele Monate lang Flecken des Nachthimmels überwachen. Im Laufe der Zeit bemerkten sie alle 2,6 Tage Einbrüche, die von NGTS-1 ausgingen, was darauf hindeutete, dass ein Planet mit einer kurzen Umlaufzeit periodisch vor ihm vorbeizog.
Künstlerische Darstellung des Planeten, der einen Roten Zwergstern umkreist. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Anschließend verfolgten sie die Umlaufbahn des Planeten um den Stern und kombinierten die Transitdaten mit Radialgeschwindigkeitsmessungen, um seine Größe, Position und Masse zu bestimmen. Als Professor Peter Wheatley (der NGTS leitet) angegeben , den Planeten zu finden war mühsame Arbeit. Aber am Ende könnte seine Entdeckung dazu führen, dass viele weitere Gasriesen um massearme Sterne herum entdeckt werden:
„NGTS-1b war schwer zu finden, obwohl es ein Monster von einem Planeten ist, weil sein Mutterstern klein und schwach ist. Kleine Sterne sind tatsächlich die häufigsten im Universum, daher ist es möglich, dass viele dieser riesigen Planeten darauf warten, entdeckt zu werden. Nachdem wir fast ein Jahrzehnt an der Entwicklung des NGTS-Teleskop-Arrays gearbeitet haben, ist es aufregend zu sehen, wie es neue und unerwartete Planetentypen auswählt. Ich freue mich darauf zu sehen, welche anderen aufregenden neuen Planeten wir auftauchen können.“
Innerhalb des bekannten Universums sind Sterne des Typs M bei weitem die häufigsten und machen allein 75% aller Sterne in der Milchstraße aus. In der Vergangenheit wurde die Entdeckung von Gesteinskörpern um Sterne wie Proxima Centauri , LHS 1140 , GJ 625 , und die sieben Gesteinsplaneten herum TRAPPIST-1 , führte viele in der astronomischen Gemeinschaft zu dem Schluss, dass rote Zwergsterne der beste Ort seien, um nach erdähnlichen Planeten zu suchen.
Die Entdeckung eines heißen Jupiter, der NGTS-1 umkreist, wird daher als Hinweis darauf gewertet, dass auch andere Rote Zwerge Gasriesen umkreisen könnten. Vor allem dieser neueste Fund zeigt einmal mehr die Bedeutung der Exoplanetenforschung. Mit jedem Fund, den wir außerhalb unseres Sonnensystems machen, lernen wir mehr über die Art und Weise, wie Planeten entstehen und sich entwickeln.
Jede Entdeckung, die wir machen, verbessert auch unser Verständnis dafür, wie wahrscheinlich es ist, dass wir irgendwo da draußen Leben entdecken. Denn was gibt es letztendlich für ein größeres wissenschaftliches Ziel, als festzustellen, ob wir allein im Universum sind oder nicht?
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