Neue Entdeckung von Exoplaneten verbessert das Verständnis der Planetenentstehung

3. August 2023

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von der Universität Birmingham

Ein internationales Wissenschaftsteam hat einen ungewöhnlichen jupitergroßen Planeten entdeckt, der einen massearmen Stern namens TOI-4860 in der Konstellation Corvus umkreist.

Der neu entdeckte Gasriese, namens TOI-4860 b, ist aus zwei Gründen ein ungewöhnlicher Planet: Man erwartet nicht, dass Sterne mit so geringer Masse Planeten wie Jupiter beherbergen, und der Planet scheint besonders mit schweren Elementen angereichert zu sein.

Die Studie, geleitet von Astronomen der Universität Birmingham, wird heute in einem Brief veröffentlicht, der in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde.

Der Planet wurde ursprünglich mithilfe des Transiting Exoplanet Survey Satellite der NASA identifiziert, indem er als Helligkeitsabfall beobachtet wurde, während er vor seinem Wirtsstern vorbeizog. Diese Daten allein waren jedoch nicht ausreichend, um zu bestätigen, dass es sich um einen Planeten handelte.

Das Team verwendete das SPECULOOS South Observatory in der Atacama-Wüste in Chile, um das planetare Signal in verschiedenen Wellenlängen zu messen und die planetare Natur zu bestätigen. Die Astronomen beobachteten auch den Planeten kurz vor und nachdem er hinter seinem Wirtsstern verschwunden war, und stellten fest, dass sich das Licht nicht veränderte, was bedeutet, dass der Planet keins aussendete. Schließlich arbeitete das Team mit einer japanischen Gruppe zusammen, die das Subaru-Teleskop auf Hawaii verwendete. Gemeinsam haben sie die Masse des Planeten gemessen, um sie vollständig zu bestätigen.

Das Verfolgen dieses Sterns und die Bestätigung seines Planeten war die Initiative einer Gruppe von Doktoranden im Rahmen des SPECULOOS-Projekts.

George Dransfield, einer dieser Doktoranden, der kürzlich seine Doktorarbeit an der Universität Birmingham eingereicht hat, erklärt: "Nach dem gängigen Modell zur Planetenbildung ist der Massenverlust eines Sterns proportional zum massereichen Scheibenschatten um diesen Stern.

„Da Planeten aus dieser Scheibe entstehen, sollte man nicht erwarten, dass sich hochmasse Planeten wie Jupiter bilden. Wir waren jedoch neugierig und wollten prüfen, ob es möglich ist. TOI-4860 ist unsere erste Bestätigung und auch der masseärmste Stern, der einen so massereichen Planeten beherbergt.“

Amaury Triaud, Professor für Exoplanetologie an der Universität Birmingham und Leiter der Studie, sagte: "Ich bin den brillanten Doktoranden unseres Teams sehr dankbar, dass sie vorgeschlagen haben, Systeme wie TOI-4860 zu beobachten. Ihre Arbeit hat sich wirklich gelohnt, da Planeten wie TOI-4860 entscheidend sind, um unser Verständnis von Planetenbildung zu vertiefen.

„Eine Ahnung davon, was möglicherweise passiert ist, verbirgt sich in den planetarischen Eigenschaften, die besonders stark mit schweren Elementen angereichert sind. Wir haben etwas Ähnliches auch im Wirtsstern entdeckt. Daher ist es wahrscheinlich, dass eine Überfülle an schweren Elementen den Prozess der Planetenbildung katalysiert hat.“

Der neue Gasriese benötigt etwa 1,52 Tage, um eine vollständige Umlaufbahn um seinen Wirtsstern zu durchlaufen, aber aufgrund seines kalten massearmen Sterns kann der Planet selbst als „warm Jupiter“ bezeichnet werden. Dies ist eine Unterklasse von Planeten, die für Astronomen von besonderem Interesse sind, wenn sie ihre ersten Beobachtungen vertiefen und mehr über die Entstehung solcher Planeten erfahren möchten.

Mathilde Timmermans, eine weitere Doktorandin des SPECULOOS-Projekts, die an der Universität Lüttich in Belgien arbeitet, kommt zu dem Schluss: „Aufgrund seiner sehr kurzen Umlaufzeit und den Eigenschaften seines Wirtssterns bietet die Entdeckung von TOI-4860 b eine hervorragende Gelegenheit, die atmosphärischen Eigenschaften eines warm Jupiter zu untersuchen und mehr darüber zu erfahren, wie Gasriesen entstehen.“

Kürzlich erhielt das Team Teleskopzeit am Very Large Telescope in Chile, die sie nutzen möchten, um mehrere weitere Planeten mit ähnlichen Eigenschaften zu bestätigen.

Journal-Informationen: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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