In nur neun Monaten (31. Oktober 2021) wird die von der NASA lang erwartete James Webb Weltraumteleskop (JWST) wird endlich ins All befördert. Sobald dieses Observatorium der nächsten Generation in Betrieb ist, wird es seine leistungsstarken Infrarot-Bildgebungsfunktionen nutzen, um alle Arten kosmologischer Phänomene zu untersuchen. Es wird auch für die Charakterisierung von extrasolare Planeten und ihre Atmosphären, um zu sehen, ob welche bewohnbar sind.
In Erwartung dessen haben Astronomen Exoplaneten als brauchbare Kandidaten für Folgestudien bezeichnet. Mit Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) entdeckte ein internationales Team unter der Leitung von MIT-Forschern vier neue Exoplaneten einen sonnenähnlichen Stern etwa 200 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist. Dieses System könnte ein idealer Ort sein fürJames Webbeinen bewohnbaren Planeten zu entdecken.
Die Studie, die die Ergebnisse des Teams beschreibt (die von Tansu Daylan vom MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research geleitet wurde) erschien kürzlich in Das astronomische Journal und war auch Gegenstand einer Präsentation bei der 237. Sitzung der American Astronomical Society . Aufgrund von Pandemiebeschränkungen war das diesjährige AAS-Treffen eine virtuelle Veranstaltung, die ab dem 10. Januar stattfandNS- fünfzehnNSonline.
Künstlerische Darstellung von fünf Planeten, die TOI-1233 umkreisen, von denen vier mit TESS, einer vom MIT geleiteten NASA-Mission, entdeckt wurden. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Vier, nein, fünf Planeten!
Das Team fand das Vier-Planeten-System bei der Untersuchung HD 108236 – aka. TESS Object of Interest 1233 (TOI -1233) – ein G-Typ (gelber Zwerg) Stern, der sich 210 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Nachdem sie TESS-Transitdaten mit Aufklärung, Doppler-Spektroskopie und hochauflösender Bildgebung von bodengestützten Teleskopen kombiniert hatten, stellten sie fest, dass ein System von nicht weniger als vier Planeten diesen Stern umkreist.
Dazu gehören ein großer, felsiger innerer Planet (auch bekannt als Supererde) und drei gasförmige äußere Planeten, die etwas kleiner als Neptun sind (Mini-Neptun). Im Vergleich zum Sonnensystem kreisen alle fünf Planeten sehr nahe um ihre Sonne – im Bereich von 0,046 AE bis 0,14 (4,6 bis 14% des Abstands zwischen Erde und Sonne) – und haben Umlaufzeiten von knapp vier Tagen bis neunzehneinhalb .
Als Ergebnis schätzen Daylan und sein Team, dass sie Oberflächentemperaturen von 370 bis 815 ° C (700 bis 1.500 ° F) ausgesetzt sind. Einen Tag später gab ein weiteres internationales Team die Entdeckung von a . bekannt fünfter Exoplanet Verwendung von Daten der ESA Charakterisierung des Exoplaneten-Satelliten (CHEOPS). Dieser Planet ist eine weitere Super-Erde, die ziemlich eng um ihren Mutterstern (0,17 AE) kreist und eine Umlaufzeit von 29 Tagen hat.
Daher ist es unwahrscheinlich, dass einer von ihnen Leben beherbergen könnte (wie wir es kennen), aber die Planeten bleiben ein brauchbarer Kandidat für Folgebeobachtungen. Da alle vier Planeten in diesem System kurze Umlaufzeiten haben, gibt es Astronomen viele Möglichkeiten, sie näher zu studieren, wenn sie relativ zu Observatorien vor ihrem Stern (auch Transit genannt) vorbeiziehen.
Künstlerisches Konzept des Transiting Exoplanet Survey Satellite und seiner 4 Teleskope. Bildnachweis: NASA/MIT
Kandidaten für das zukünftige Studium
Wie sein Vorgänger ist der Kepler-Weltraumteleskop , TESS beobachtet Sterne auf periodische Einbrüche, die durch Planeten im Transit (auch bekannt als die Transitmethode ). Diese Methode ist derzeit das effektivste Mittel zum Nachweis von Exoplaneten und kann auch verlässliche Informationen über deren Umlaufdauer und Größe liefern. Darüber hinaus kann es auch Informationen über die Atmosphäre eines Exoplaneten liefern.
Dies tritt auf, wenn Licht von einem Stern relativ zum Beobachter durch die Atmosphäre eines Planeten dringt, was Spektren liefern kann, mit denen Astronomen seine chemische Zusammensetzung bestimmen können. Kurz gesagt, diese Daten können zeigen, ob ein Planet eine Atmosphäre hat, die Sauerstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan usw. enthält und daher in der Lage ist, das Leben, wie wir es kennen, zu unterstützen.
Obwohl TESS nicht über die notwendigen Instrumente verfügt, um Atmosphären zu charakterisieren, spielt das Teleskop eine sehr wichtige Rolle bei Exoplanetenstudien. Wie sein Vorgänger ist derKepler-Weltraumteleskop, TESS ist verantwortlich für die Identifizierung von Exoplaneten, die atmosphärische Studien durch höher auflösende Teleskope (wie die der NASA Hubble-Weltraumteleskop ) und Teleskope der nächsten Generation wieJWST,das Nancy Grace Roman Weltraumteleskop und andere.
Aufgrund seiner Nähe zur Erde erscheint TOI-1233 am Nachthimmel im Vergleich zu anderen Sternen in ähnlicher Entfernung besonders hell. Tatsächlich ist er der hellste sonnenähnliche Stern in der Nähe des Sonnensystems und wird sein Exoplanetensystem mit reichlich Licht versorgen, was bedeutet, dass Astronomen bessere Chancen haben, Spektren zu erhalten.
Künstlerische Darstellung von TOI-561, einem der ältesten und metallärmsten Planetensysteme in der Milchstraße, das mit TESS beobachtet wurde. Bildnachweis: W. M. Keck-Observatorium/Adam Makarenko
Als Daylan erklärt , dies macht TOI-1233 zu einem idealen Fall für Beobachtungen mit Instrumenten der nächsten Generation:
„Mit multiplanetaren Systemen knackst du sozusagen den Jackpot. Die Planeten stammen aus derselben Materiescheibe um denselben Stern, aber am Ende sind sie aufgrund ihrer unterschiedlichen Umlaufbahnen verschiedene Planeten mit unterschiedlichen Atmosphären und unterschiedlichem Klima. Daher möchten wir die grundlegenden Prozesse der Planetenentstehung und -entwicklung anhand dieses Planetensystems verstehen, das als kontrolliertes Experiment fungiert.“
Insbesondere Mehrplanetensysteme (insbesondere solche, die sonnenähnliche Sterne umkreisen) bieten Astronomen Möglichkeiten, mehr darüber zu erfahren, wie sich unser eigenes Planetensystem im Laufe der Zeit gebildet und entwickelt hat. Angesichts der Geschwindigkeit, mit der die fünf Planeten entdeckt wurden, ist es auch möglich, dass TOI-1233 noch mehr Planeten hat, die nur darauf warten, entdeckt zu werden, vielleicht sogar solche, die innerhalb seiner habitablen Zone (HZ) kreisen.
Mit demJames Webbder Start im kommenden Oktober geplant ist, werden wir nicht lange warten müssen, um es herauszufinden!
Weiterlesen: MIT News , Das astronomische Journal