Rtselhafter Gasriese um HD 114082

Ein mysteriöser Gasriese um HD 114082
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
30. November 2022

Astronomen haben einen riesigen Planeten um den sonnenähnlichen Stern HD 114082 entdeckt. Mit nur 15 Millionen Jahren ist diese Jupiterwolke der jüngste Exoplanet seiner Art, dessen Radius und Masse bestimmt wurden. Beide Größen sind jedoch nur schwer mit anerkannten Modellen der Planetenentstehung in Einklang zu bringen.

HD 114082 b

Die Darstellung dieses Künstlers zeigt einen Gasriesen-Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Der junge Exoplanet HD 114082 b umkreist seinen sonnenähnlichen Stern in 0,5 AE Entfernung in 110 Tagen.
Bild:
NASA/JPL-Caltech
[Groansicht]

Astronomen haben mehr als 5.000 Exoplaneten entdeckt, von denen etwa 15 % Gasriesen mit einer Masse von mindestens Jupiter sind. Jetzt hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Olga Zakhozai vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und der Hauptsternwarte der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine in Kiew einen Exoplaneten namens HD 114082 b entdeckt, der eine Reihe von Eigenschaften aufweist . was Wissenschaftler zum Nachdenken anregt.

Der Planet ist etwa so groß wie Jupiter, hat aber die achtfache Masse von Jupiter. „Im Vergleich zu derzeit akzeptierten Modellen ist HD 114082 b zwei- bis dreimal so dicht für einen jungen Gasriesen, der nur 15 Millionen Jahre alt ist“, sagt Zakhozai. Die resultierende durchschnittliche Dichte dieses Gasplaneten ist doppelt so hoch wie die der Erde – was wirklich bemerkenswert ist. Schließlich ist die Erde ein Gesteinsplanet mit einem Eisen-Nickel-Kern und besteht nicht aus Wasserstoff und Helium, den leichtesten Elementen des Universums, aus denen Jupiter fast ausschließlich besteht.

HD 114082 b ist derzeit der jüngste bekannte Gasriese mit konstanter Masse und konstantem Radius, sagte Zakhozai. Also verspricht er, Astronomen allgemein über die Entstehung von Gasriesen aufzuklären. „Wir glauben, dass Riesenplaneten auf zwei Arten entstehen können“, erklärt Ralf Lowenhart vom MPIA. „Beide kommen in einer protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub vor, die sich um einen jungen Wirtsstern ausbreitet.“ Beim ersten Prozess, der „Kernakkretion“ genannt wird, wird zunächst ein fester Kern aus Gesteinsmaterial angesammelt. Wenn es eine kritische Masse erreicht, zieht seine Anziehungskraft das umgebende Gas an, was zu einer schnellen Akkretion von Wasserstoff und Helium führt und einen riesigen Planeten schafft. Im zweiten Prozess, der als „Scheibeninstabilität“ bezeichnet wird, kollabieren Klumpen aus gravitativ instabilem, dichtem Gas direkt und bilden einen riesigen Planeten ohne felsigen Kern.


Abhängig von den Annahmen für diese beiden Szenarien muss das Gas unterschiedlich schnell abkühlen, was die Temperatur der jungen Gasriesenplaneten bestimmt. Daher können neue Planeten einen „Kaltstart“ oder einen „Warmstart“ erfahren, was zu beobachtbaren Unterschieden führt, die diese Modelle unterscheiden können, insbesondere in jungen Jahren.

Derzeit bevorzugen viele Astronomen das Hot-Start-Kernakkretionsszenario für Riesenplaneten wie HD 114082 b. Da heißes Gas mehr Volumen einnimmt als kaltes Gas, sollten deutliche Unterschiede in der Größe der beobachteten Planeten beobachtet werden. Dieser Größenunterschied ist bei jungen Planeten ausgeprägter. Während der ersten hundert Millionen Jahre der Abkühlung nach der Entstehung lässt dieser Effekt jedoch nach. Auf den ersten Blick widerspricht HD 114082 b den Erwartungen. Die Masse- und Größenkombination entspricht nicht dem heißen Startbild. Stattdessen passt es eher zu einem Kaltstartszenario.

Interessanterweise zeigen einige etwas ältere Kandidaten aus anderen Studien das gleiche Verhalten. „Es ist noch zu früh, die Idee eines heißen Starts aufzugeben“, erklärt Launhardt. Alles, was wir sagen können, ist, dass wir die Entstehung von Riesenplaneten immer noch nicht sehr gut verstehen. Es ist klar, dass HD 114082 b im Vergleich zu aktuellen Modellen sehr klein ist. Entweder hat es einen ungewöhnlich großen festen Kern, oder die Modelle liegen falsch und unterschätzen die Abkühlungsgeschwindigkeit dieser Gasriesen, oder beides.

Die Entdeckung von HD 114082 b ist das Ergebnis eines umfangreichen Beobachtungsprogramms namens RVSPY (Radial Velocity Survey for Planets Around Young Stars). Es besteht derzeit aus 775 Stunden Beobachtungen mit dem ESO/MPG 2,2-m-Teleskop an der Europäischen Südsternwarte (ESO) am Standort Lasilla in Chile, verteilt über 4,5 Jahre. RVSPY ist ein gutes Beispiel für astronomische Hochdurchsatzforschung, die an Teleskopen mit permanentem Zugang über einen langen Zeitraum durchgeführt wird. Mit den neuesten Teleskopen sind solche Studien kaum möglich, da die Beobachtungszeit pro Projekt aufgrund der hohen Nachfrage sehr begrenzt ist.

Der Zweck von RVSPY ist es, die Anzahl und Verteilung von Riesenplaneten (warm, heiß und kalt) um junge Sterne herum zu zeigen. Zu diesem Zweck nahmen die Astronomen Zeitreihen der Spektren von 111 jungen Sternen auf und zerlegten das Sternenlicht in seine primären Farbkomponenten, ähnlich dem, was wir in einem Regenbogen sehen. Kleine periodische Verschiebungen in Sternspektren können auf Schwankungen des beobachteten Sterns hinweisen, die durch die Anziehungskraft eines rotierenden Planeten verursacht werden. Im Allgemeinen können Sternaktivitäten wie Pulsationen oder Flares die Messungen beeinflussen, insbesondere bei jungen Sternen wie HD 114082. Die Qualität der RVSPY-Daten ist jedoch gut genug, um das Signal des oszillierenden Sterns eindeutig zu erkennen. Das Team schloss auch ältere Archivdaten von anderen Teleskopen ein, um die Abdeckung in die Vergangenheit zu erweitern.

Während Astronomen diese sogenannte Radialgeschwindigkeitsmethode verwenden, um auf die Masse und Umlaufzeit eines Planeten um seinen Mutterstern zu schließen, müssen sie auf eine andere Methode zurückgreifen, um seine Größe zu bestimmen: die Transitmethode. Es beobachtet die periodische partielle Sonnenfinsternis eines Sterns durch einen Planeten, der vor dem Stern vorbeizieht. „Wir vermuteten bereits die fast seitwärts gerichtete Orbitalkonfiguration dieses Planeten, seit vor einigen Jahren ein Staubring um HD 114082 entdeckt wurde“, sagt Zakhozai. „Wir hatten jedoch das Glück, in den TESS-Daten eine Beobachtung mit einer beeindruckenden Transmissionslichtkurve zu finden, die unsere Analyse verbesserte.“

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ist ein NASA-Raumschiff, das nach Exoplaneten in der Nähe von relativ erdnahen Sternen sucht. Durch die Kombination dieser Messungen fanden Zakhozai und Kollegen heraus, dass HD 114082 b seinen sonnenähnlichen Mutterstern in 110 Tagen in einer Entfernung von 0,5 AE umkreist. Eine Astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung zwischen Sonne und Erde. Es ähnelt also der Umlaufbahn des Merkur um unsere Sonne.

HD 114082 b ist einer von drei 30 Millionen Jahre alten jungen Riesenplaneten bekannter Masse und Größe. Und alle kollidieren wahrscheinlich mit den gängigsten Hot-Start-Modellen. Obwohl Astronomen die niedrigen Statistiken mit drei Planeten verwenden, ist es unwahrscheinlich, dass alle diese Planeten Ausreißer sind. „Obwohl mehr Planeten benötigt werden, um diesen Trend zu bestätigen, glauben wir, dass Theoretiker ihre Berechnungen überdenken sollten“, sagte Zakhozai. „Es ist spannend, wie unsere Beobachtungsergebnisse in die Theorie der Planetenentstehung einfließen. Sie tragen dazu bei, unser Wissen darüber zu verbessern, wie diese riesigen Planeten entstehen, und zeigen uns, wo die Lücken in unserem Verständnis sind.“

Das Team berichtet in einem in der Zeitschrift Science veröffentlichten Artikel über die Beobachtung von HD 114082 b. Astronomie und Astrophysik ist aufgetaucht

Verband

Siehe auch

Distant Worlds – die Berichterstattung von astronews.com über die Suche nach Exoplaneten

Links im Netz

Empfehlen Sie in sozialen Netzwerken

Source

Auch Lesen :  Neue Omikron-Sublinie: Was XBB.1.5 für Deutschland bedeutet | Freie Presse

Leave a Reply

Your email address will not be published.

In Verbindung stehende Artikel

Back to top button