Im Moment wissen wir von etwa 4.000 bestätigten Exoplaneten, hauptsächlich dank der Kepler-Mission . TESS, die Transiting Exoplanet Survey Satellite , wird diese 4000 wahrscheinlich um ein Vielfaches erhöhen. Aber was ist mit den Sternen, die all diese Planeten umkreisen?
Eine neue Studie des Astrophysikalischen Instituts und Universitäts-Observatoriums der Universität Jena identifizierte über 200 Exoplaneten, die in mehreren Sternensystemen existieren. Die Studie ist Teil der Bemühungen, zu verstehen, wie Wirtssterne die Entstehung und Entwicklung von Planeten beeinflussen.
Autor dieser Studie ist Dr. Markus Mugrauer, Astrophysiker an der Astrophysikalisches Institut und Universitätssternwarte der Universität Jena , in Deutschland. Seine Arbeit basiert auf der zweiten Datenfreigabe von Gaia , die Mission der ESA, eine 3D-Karte unserer Galaxie zu erstellen. Mugrauer interessiert sich dafür, wie die Planetenbildung und -entwicklung von mehreren Sternensystemen beeinflusst wird, die früh im Leben eines Sonnensystems stattfinden.
„Mehrere Sternsysteme sind in unserer Milchstraße sehr verbreitet.“
Dr. Markus Mugrauer, Studienautor, Universität Jena.
Die neue Untersuchung zeigt, dass es innerhalb von 1600 Lichtjahren von der Sonne 176 Doppelsterne, 27 hierarchische Tripel und ein hierarchisches Quadrupelsystem gibt, die alle Exoplaneten beherbergen. Diese Gesamtzahl von 208 Mehrfachsternsystemen mit Planeten ist von mehr als 1300 Exoplaneten, die Sterne in derselben Entfernung beherbergen.
Die Studie trägt den Titel „ Suchen Sie nach stellaren Begleitern von Exoplaneten-Wirtssternen, indem Sie das zweite ESA-GaiaDatenfreigabe .“ Es wurde in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vom 13. November 2019 veröffentlicht. Mugrauer ist der alleinige Autor.
„Mehrere Sternsysteme sind in unserer Milchstraße sehr verbreitet“, erklärt Mugrauer in a Pressemitteilung . „Wenn solche Systeme Planeten beinhalten, sind sie für die Astrophysik von besonderem Interesse, weil sich die Planetensysteme in ihnen grundlegend von unserem Sonnensystem unterscheiden können.“
Diese Bilder zeigen einige der Exoplaneten-Wirtssterne mit Begleitsternen (B, C), die während des Projekts gefunden wurden. Die Bilder sind RGB-Kompositbilder, die mit dem Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (PanSTARRS) im y- (960 nm), i- (760 nm) und g-Band (480 nm) aufgenommen wurden. Das mittlere Bild zeigt ein hierarchisches Dreifachsternsystem. Bild: Mugrauer, PanSTARRS
Die Zahl der tatsächlichen Sterne in der Milchstraße ist unmöglich zu bestimmen. Sterne mit geringer Masse sind schwer zu finden, besonders in großer Entfernung von uns. Aber wenn es um Sterne geht, arbeiten Astronomen oft mit einem Bereich von 200 bis 400 Milliarden Sternen in unserer Galaxie. Einige Schätzungen zeigen, dass sich bis zu 85 % der Sterne in der Milchstraße in mehreren Sternensystemen befinden. Kepler-Daten zeigen, dass nur ein Drittel der Mehrfachsternsysteme Planeten haben. Aber wie mehrere Sternensysteme die Planeten formen, die sie umkreisen, ist immer noch eine Frage mit weitreichenden Folgen.
Mugrauers Arbeit geht über das bloße Finden und Identifizieren mehrerer Sternensysteme hinaus, die Exoplaneten beherbergen. Er wollte diese Sonnensysteme genauer charakterisieren. Er stellte fest, dass sich die Systeme stark in der Größe unterscheiden. Fest gebundene Systeme haben Begleitsterne innerhalb von 20 AE von ihrem Stern, was der Entfernung von Uranus von unserer Sonne ähnlich ist, und breitere Systeme haben Begleiter über 9000 AE von ihrem Stern. Sie werden jedoch am häufigsten bei etwa 1000 AE gefunden.
Links: Die Masse der nachgewiesenen Begleiter, aufgetragen über ihren projizierten Abstand (sep) zu den Exoplaneten-Wirtssternen. Gefährten der Weißen Zwerge, die in dieser Untersuchung identifiziert wurden, werden als weiß gefüllte Kreise mit einer angenommenen Masse von 0,6?M?
Rechts: Die Verteilung der abgeleiteten Spektraltypen (SpT) aller Gefährten, die in dieser Umfrage gefunden wurden. Bildquelle: M. Mugrauer, 2019.
Er charakterisierte auch die Arten und Anzahl der Sterne in diesen Systemen.
Die Sterne in Mugrauer Studie variieren in Alter, Masse und Temperatur. Der massereichste Stern, den er gefunden hat, ist 1,4-mal massereicher als unsere Sonne, und die masseärmsten haben nur 8 % der Sonnenmasse. Die Masse der Gefährten erreicht jedoch ihren Höhepunkt zwischen 0,15 und 0,3 Sonnenmassen. Viele der Mehrfachsternsysteme enthielten einen größeren, „dominanten“ Stern und einen kleineren Begleiter: kühle Zwergsterne mit geringerer Masse, die rot leuchten.
Dies ist HIP116454 im Sternbild Fische. Es ist ein Hauptreihenstern vom Typ K, auch bekannt als K-Zwerg. Er ist etwa 200 Lichtjahre entfernt und hat einen Weißen Zwerg-Begleitstern (B in diesem Bild). Er hat auch mindestens einen Exoplaneten, HIP116454 b, (nicht abgebildet) einen Planeten, der 12 Mal so massereich wie die Erde ist. Bildquelle: Mugrauer, Sloan Digital Sky Survey.
Eine Frage, die sich Astronomen stellt, ist, ob Exoplaneten die manchmal verheerenden Krämpfe eines Sterns überleben können, der sich dem Endstadium seiner Entwicklung nähert. (Sehen Universe Today: Es scheint unmöglich, aber irgendwie hat dieser Planet die Rote-Riesen-Phase seines Sterns überlebt ) Mugrauer hat acht gefunden weiße Zwerge unter seinen mehreren Sternensystemen, was zumindest manchmal den Fall stärkt, dass Planeten überleben können, wenn ein Wirtsstern seine Umgebung verwüstet.
Von den 208 Mehrfachsternsystemen in Mugrauers Studie sind die überwiegende Mehrheit – 176 – Doppelsternsysteme. Aber es gibt auch 27 Dreifachsternsysteme und sogar ein Vierfachsternsystem. Und zwischen 20 AE und 10.000 AE haben 15% der Sterne einen Gefährten. Dies widerspricht der allgemeinen Häufigkeit sonnenähnlicher Sterne mit Gefährten, bei denen Astronomen erwarten, dass sie doppelt so viele finden. Auch die Begleitsterne, die Mugrauer in seiner Studie gefunden hat, weisen Entfernungen auf, die etwa fünfmal größer sind als in „normalen“ Systemen.
„Diese beiden Faktoren zusammengenommen könnten darauf hindeuten, dass der Einfluss mehrerer Sterne in einem Sternensystem den Prozess der Planetenentstehung sowie die weitere Entwicklung ihrer Umlaufbahnen stört“, so Mugrauer.
Dieses Dreifachsternsystem befindet sich im Sternbild Löwe und ist etwa 800 Lichtjahre entfernt. Der helle Stern auf der linken Seite ist der planetarische Wirtsstern, A ist der erste Begleitstern, während C, ein schwacher roter Stern, der zweite Begleitstern ist. Bildquelle: Mugrauer, PanSTARRS.
Die Anwesenheit eines stellaren Begleiters könnte den Planetenbildungsprozess in der Scheibe um die jungen Sterne stören. Seine Schwerkraft könnte auch die Entwicklung der Umlaufbahn eines Planeten beeinflussen.
Mugrauer fand heraus, dass etwa 15% der Exoplaneten-beherbergenden Sterne in seiner Studie einen oder mehrere Begleitsterne haben. Aber er sieht dies nur als den Anfang seiner Arbeit. Er beabsichtigt, seine Liste als fortlaufendes Projekt ständig zu aktualisieren, da neue Exoplaneten-Missionen, insbesondere TESS, ihre Arbeit verrichten.
Mit dieser wachsenden Datenbank von Exoplaneten-beherbergenden Mehrfachsternsystemen können Astronomen beginnen, eine faszinierende Frage zu beantworten: Wie entstehen, entwickeln und passen sich Planeten an, wenn ihr Wirtsstern einen Begleiter hat?
Mehr:
- Pressemitteilung: Entfernte Welten unter vielen Sonnen
- Forschungsbericht: Suchen Sie nach stellaren Begleitern von Exoplaneten-Wirtssternen, indem Sie das zweite ESA-GaiaDatenfreigabe
- Universum heute: Es scheint unmöglich, aber irgendwie hat dieser Planet die Rote-Riesen-Phase seines Sterns überlebt
