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Studie findet bizarre Exoplaneten-Bahnen für Binärsterne

Im Original gibt es eine ikonische SzeneKrieg der SterneFilm, in dem Luke Skywalker auf das atemberaubende Schauspiel eines doppelten Sonnenuntergangs über die Wüstenlandschaft von Tatooine blickt. Nun, a neue Studie aus dem National Radio Astronomy Observatory (NRAO) legt nahe, dass solche exotischen Exoplanetenwelten, die mehrere Sterne umkreisen, in falsch ausgerichteten Bahnen weit außerhalb der primären Bahnebene existieren könnten.

Der Fund hat Auswirkungen auf die Planetenbildung in komplexen Mehrsternsystemen. Die Studie verwendet SEELE (das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in Chile, um 19 protoplanetare Scheiben um Doppelsterne mit längeren Umlaufbahnen zu untersuchen, im Vergleich zu einem Dutzend Doppelsternen, von denen bekannt ist, dass sie Exoplaneten mit Perioden von weniger als 40 Tagen beherbergen, die in den Beobachtungen des Weltraumteleskops Kepler gefunden wurden.

Zwei der 12-Meter-Antennen des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) blicken auf der Array Operations Site (AOS) des Observatoriums hoch auf dem Chajnantor-Plateau in 5000 Metern Höhe in den chilenischen Anden in den Himmel. Kredit: DAS/
Iztok Boncina

Planeten werden in protoplanetaren Scheiben gebildet, die junge Sterne umgeben, während Trümmer langsam zu Welten zusammenwachsen. Bei Doppelsternen sind diese Ringe bekannt alszirkumbinäre Scheiben.

„Die Studie bietet den notwendigen Kontext für die Interpretation der zirkumbinären Planeten, die die Kepler-Mission gefunden hat“, sagte der Astronom Ian Czekala von der University of California in BerkeleyUniversum heute. „Indem wir unabhängige Daten aus Radiobeobachtungen zirkumbinärer protoplanetarer Scheiben verwenden, aus denen sich die zirkumbinären Planeten bilden würden, können wir jetzt etwas Konkretes darüber sagen, wie viele zirkumbinäre Planeten relativ zu ihren Doppelsternebenen falsch ausgerichtet sind.“



Die Entdeckung von Kepler-16b, dem ersten Exoplaneten, der ein Mehrsternsystem umkreist, war im Jahr 2011 angekündigt . Da die Zahl der Entdeckungen von Exoplaneten täglich wächst, beginnen wir zu erkennen, dass komplexe Systeme, die Doppelsterne und Mehrfachsterne umkreisen, ihre eigenen seltsamen Geschichten zu erzählen haben.

Was könnte in Systemen mit mehr als zwei Sternen passieren? „Wir haben nur wenige Proben protoplanetarer Scheiben um Dreifach- oder Vierfachsterne (wie) GW Orionis und GG Tauri“, sagt Czekala. „Es gibt also nicht genug Daten, um mit Sicherheit sagen zu können. Die dynamische Umgebung eines Dreifachsystems ist komplexer als die eines Doppelsternsystems, daher erwarte ich, dass seltsame Umlaufbahnen häufiger vorkommen.“

Unser ruhiges Sonnensystem ist ein Sonderling unter den Hauptreihensternen: Es ist seltsam zu denken, dass die Mehrheit der Sterne, die Sie heute Nacht mit bloßem Auge sehen können, Doppel- und Mehrfachsterne sind. Hier ist eine weitere bizarre Tatsache: Kein einziger Roter Zwerg – die häufigste Art von Stern im Universum – ist nah oder hell genug, um mit bloßem Auge von der Erde aus gesehen zu werden.

Doppelt sehen

Die Studie ergab, dass je länger die Umlaufzeit eines binären Paares ist, desto wahrscheinlicher ist seine zirkumbinäre Trümmerscheibe aus der Orbitalebene des inneren Paares fehlausgerichtet. Der Cut-off für Ausrichtung versus Fehlausrichtung scheint bei einer Umlaufzeit von 40 Tagen genau zu liegen. Wenn sich das Wirtspaar in einer engen, schnellen Umlaufbahn befindet, neigt die zirkumbinäre Scheibe dazu, in Ausrichtung zu bleiben ... aber eine Scheibe um ein Paar mit einer langsameren Umlaufbahn neigt dazu, im Laufe der Zeit falsch ausgerichtet zu werden.

Eine Geschichte von zwei Sternensystemen: fehlausgerichtet HD 98800 b (links) mit einer Umlaufzeit von 315 Tagen und AK Scorpii (rechts) mit einer Periode von nur 13,6 Tagen. Kredit: SEELE (ESO / NAOJ / NRAO), I. Czekala und G. Kennedy; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Eine Einschränkung bei den Kepler-Daten besteht darin, dass es sich um durchlaufende Exoplaneten auf Umlaufbahnen mit sehr kurzer Periode handelt… und Exoplaneten mit kurzer Periode passieren viel eher entlang unserer Sichtlinie und tauchen überhaupt in den Kepler-Daten auf. Es ist wahrscheinlicher, dass Planeten, die Doppelsterne mit viel längeren Perioden umkreisen, einfach noch nicht gesehen wurden, aber in zukünftigen Mikrolinsen- oder Direktbilduntersuchungen auftauchen könnten.

Die Entdeckung zeigt, wie unterschiedlich andere Planetensysteme sein können. In unserem eigenen Sonnensystem sehen wir alle großen Planeten, die entlang der Ebene der Ekliptik bleiben. Aber die Umlaufbahn eines binären Sonnenpaares kann die äußere zirkumbinäre Scheibe in die Art von fehlausgerichteten Umlaufbahnen verformen, die in der Studie zu sehen sind. Ein dramatisches Beispiel ist HD 98800 b (TV Crateris) befindet sich 150 Lichtjahre entfernt, ein einzigartiges Beispiel für eine zirkumbinäre Scheibe in einer polaren Umlaufbahn angekündigt von Forschern der University of Warwick im Jahr 2019.

Wir beginnen bereits, den Datensatz zirkumbinärer Planeten zu erweitern. Der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA kürzlich entdeckte seinen ersten Exoplaneten einen Doppelstern umkreisen, TOI (TESS Object of Interest) -1338b.

Exoplanet Alien Skies

Die Aussicht und die Jahreszeiten von einem Exoplaneten in einer falsch ausgerichteten Umlaufbahn wären ebenso exzentrisch. Zum Beispiel würde es Zeiten des Jahres geben, in denen der Beobachter auf der Oberfläche dieser fremden Welt die Wirtssterne als ein weites, deutliches Paar sieht, während die beiden während der 'Flugzeugkreuzungssaison' verschmelzen und verfinstern würden ... dies würde auch die Menge der Oberflächenbestrahlung, die zu diesem Zeitpunkt erhalten wurde.

Ein fremder Himmel von der Oberfläche einer Welt in einer falsch ausgerichteten Umlaufbahn. Urheberrecht und Kredit: University of Warwick/Mark Garlick

Im Moment waren wir bei 4.245 bekannte Exoplaneten und steigend. Ich bin alt genug, um mich an eine Zeit vor dem letzten Jahrzehnt des 20NSJahrhundert, wennNeinExoplaneten waren außerhalb unseres Sonnensystems bekannt… und viele prominente Astronomen brachten gute Gründe vor, dass die Dinge so bleiben würden. Schneller Vorlauf bis 2020, und wir kennen jetzt genug Exoplaneten, um andere Sonnensysteme im wahren Geist der Wissenschaft und Astronomie zu klassifizieren und zu charakterisieren.

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