Forscher, die mit Daten von NASAs TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) arbeiten, haben einen Planeten gefunden, der zwei Sterne umkreist. Anfänglich wurde das System von Citizen Scientists als ein Paar sich verfinsternder Doppelsterne ohne Planeten identifiziert. Ein Praktikant, der sich diese Daten genauer ansah, stellte jedoch fest, dass sie falsch identifiziert wurden.
Der Praktikant heißt Wolf Cukier und war ein Sommerpraktikant am Goddard Space Flight Center der NASA, der Agentur, die TESS verwaltet. Bürgerwissenschaftler des Zooniversums in den Planetenjäger TESS Programm erfasste Variationen der Sternhelligkeit in TESS-Daten und lud sie hoch. Cukier untersuchte diese Uploads genauer, als er auf die Daten von TOI 1338 stieß, einem Doppelsternsystem, das etwa 1300 Lichtjahre entfernt im Sternbild Pictor liegt.
„Ich habe die Daten nach allem durchsucht, was die Freiwilligen als verdunkelndes Binärsystem gekennzeichnet hatten, ein System, bei dem zwei Sterne umeinander kreisen und sich aus unserer Sicht auf jeder Umlaufbahn gegenseitig verdunkeln“, sagte Cukier. „Ungefähr drei Tage nach meinem Praktikum sah ich ein Signal von einem System namens TOI 1338. Zuerst dachte ich, es sei eine Sternenfinsternis, aber das Timing war falsch. Es stellte sich heraus, dass es ein Planet war.“
ZU zirkumbinärer Planet ist einer, der zwei Sterne umkreist, und dies ist der erste von TESS. Es gibt über 20 weitere bestätigte Zirkumbinationen und eine Handvoll unbestätigter oder zweifelhafter. Diese Entdeckung wurde in einer Podiumsdiskussion bei der American Astronomical Society vorgestellt jährliches Treffen . Cukier und andere Forscher haben ihre Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Zeitschrift eingereicht.
Der Planet heißt TOI 1338 b und ist der einzige Planet, den wir im System kennen. Es ist etwa 6,9-mal größer als die Erde und liegt damit zum Vergleich zwischen Neptun und Saturn. Einer der Sterne, die er umkreist, ist etwa 10 % massereicher als unsere Sonne, während der andere kühler und dunkler ist und nur ein Drittel der Sonnenmasse hat. Da TOI 1338 b fast auf der gleichen Ebene wie die Sterne liegt, erlebt es alle 15 Tage Sonnenfinsternisse.
TESS funktioniert, indem es Planeten erkennt, die sich zwischen uns und ihren Sternen bewegen. Jedes Mal, wenn das passiert, wird es Transit genannt. Seine empfindlichen Kameras können diese winzigen Lichttröpfchen des Sterns erkennen. TESS ist auf einer zweijährigen Mission, um Exoplaneten zu entdecken, indem es denselben Himmelssektor 27 Tage lang untersucht. Sein Fokus liegt darauf, erdähnliche Welten um nahe Sterne herum zu finden, die für andere Observatorien und Teleskope einfacher zu verfolgen sind.
Aber die meisten der bisher von TESS und anderen Planetenjägern entdeckten Exoplaneten umkreisen einen einzelnen Stern. Umgehungen wie TOI 1338 b sind schwieriger zu erkennen. Beide Sterne im System kreisen ebenfalls, was es schwierig macht, die verschiedenen Transite und Lichteinbrüche zu entwirren. In diesem Fall geht der kleinere Stern vor dem größeren vorbei und erzeugt einen ähnlichen Abfall des Sternenlichts wie beim Transit des Planeten.
„Das sind die Arten von Signalen, mit denen Algorithmen wirklich zu kämpfen haben.“
Vaselin Kostov, Hauptautor, SETI Institute und Goddard Space Flight Center
Die Transite von TOI 1338 b treten unregelmäßig zwischen 93 und 95 Tagen auf, was sie nicht periodisch macht. Auch die Tiefe und Dauer der Transite ist aufgrund der Bewegung beider Sterne variabel. Erschwerend kommt hinzu, dass TESS nur den Transit des Planeten vor dem größeren Stern sehen kann, nicht dem kleineren.
„Dies sind die Arten von Signalen, mit denen Algorithmen wirklich zu kämpfen haben“, sagte der Hauptautor Veselin Kostov, ein Forscher an der SETI-Institut und Goddard, der daran gearbeitet hat andere Studien von zirkumbinären Planeten. „Das menschliche Auge ist extrem gut darin, Muster in Daten zu finden, insbesondere nicht periodische Muster, wie wir sie bei der Übertragung von diesen Systemen sehen.“
Cukier sah sich die Transitdaten an und war zunächst unsicher. Jeder Transit musste einzeln untersucht werden, da sowohl der Transit des Planeten als auch der Transit des kleineren Sterns vor dem größeren zu ähnlichen Einbrüchen im Sternenlicht führten. Anfangs sah es so aus, als ob der kleinere Stern den Einbruch verursachte, aber der Zeitpunkt dafür stimmte nicht mit einer Sonnenfinsternis überein. Das Team verwendete ein Softwarepaket namens „Eleanor“, benannt nach dem Protagonisten in Carl Sagans „Contact“, um ihnen zu helfen, zu verstehen, was sie sahen.
„Über all seine Bilder hinweg überwacht TESS Millionen von Sternen“, sagte Co-Autorin Adina Feinstein, eine Doktorandin an der Universität von Chicago . „Deshalb hat unser Team eleanor entwickelt. Es ist eine zugängliche Möglichkeit, Verkehrsdaten herunterzuladen, zu analysieren und zu visualisieren. Wir haben es mit Blick auf Planeten entworfen, aber andere Mitglieder der Community verwenden es, um Sterne, Asteroiden und sogar Galaxien zu untersuchen.“
TESS ist nicht der erste, der TOI 1338 untersucht. Es wurde in Radialgeschwindigkeitsmessungen vom Boden aus untersucht. Diese Archivdaten halfen dem Team, die Umlaufbahn von TOI 1338 b zu identifizieren. Ihnen zufolge wird die Umlaufbahn des Planeten für die nächsten 10 Millionen Jahre stabil sein, obwohl er aus unserer Sicht im November 2023 aufhören wird, vor seinem Stern zu wandern. Dann werden wir die Transite etwa 2031 dank des Winkels wieder sehen der Umlaufbahn.
Der Winkel der Umlaufbahn von TOI 1338 b um die Sterne ändert sich im Laufe der Zeit, so dass nach 2023 aus unserer Sicht eine achtjährige Lücke bei den Transiten bestehen wird. Diese Lücke lässt Astronomen glauben, dass es viele andere zirkumbinäre Planeten gibt, aber wir müssen zum richtigen Zeitpunkt beobachten, um sie zu finden. Bildquelle: NASA Goddard Space Flight Center.
Obwohl wir nur wenige identifiziert haben, können Zirkumbinationen relativ häufig vorkommen. Sie sind nur schwer zu finden, insbesondere kleine, obwohl Zirkumbinäre eher passieren als Planeten, die einen einzelnen Stern umkreisen.
Umlaufende Planeten können im Vergleich zu Planeten, die einen einzelnen Stern umkreisen, einige seltsame Eigenschaften aufweisen. Die Bahneigenschaften dieser Systeme können komplex und dynamisch sein. Einige Astronomen nennen sie „gewalttätig“.
Eine im Jahr 2014 entdeckte zirkumbinäre Kepler 413-b , hat eine axiale Neigung, die in 11 Jahren um bis zu 30 % variieren kann. Es befindet sich in der Nähe des inneren Randes der bewohnbaren Zone und seine Jahreszeiten können stark schwanken. Astronomen den Planeten studieren beobachteten drei Transite im Abstand von 66 Tagen. Dann gab es 800 Tage lang keine Transite, gefolgt von fünf weiteren Transiten, die ebenfalls jeweils 66 Tage voneinander getrennt waren. Diese Lücken in den Transiten lassen Wissenschaftler glauben, dass es viel mehr Zirkumbinäre gibt, wir beobachten nur nicht zur richtigen Zeit, um sie beim Transit zu sehen.
Doppelsternsysteme sind weit verbreitet, und Astronomen erwarten, dass TESS während der zweijährigen Mission Hunderttausende weitere verdunkelnde Doppelsternsysteme finden wird. Auf dieser Grundlage wird die Raumsonde wahrscheinlich noch viele weitere zirkumbinäre Planeten finden. Als Referenz fand Kepler 12 zirkumbinäre Planeten in 10 verfinsternden Doppelsternsystemen.
Mehr:
- Pressemitteilung: Die TESS-Mission der NASA enthüllt ihre erste Welt mit zwei Sternen
- Universum heute: Hubble entdeckt einen Planeten um das Doppelsternsystem
- Wikipedia-Eintrag: Umlaufende Planeten
