Wenn es darum geht, wie und wo sich Planetensysteme bilden, dachten die Astronomen, sie hätten die Dinge ziemlich gut im Griff. Die vorherrschende Theorie, bekannt als die Nebelhypothese, besagt, dass sich Sterne und Planeten aus massiven Staub- und Gaswolken (d. H. Nebeln) bilden. Sobald diese Wolke im Zentrum einen Gravitationskollaps erfährt, bildet ihr verbleibender Staub und ihr Gas eine protoplanetare Scheibe, die sich schließlich zur Bildung von Planeten ansammelt.
Bei der Untersuchung des entfernten Sterns NGTS-1 - eines M-Typs (Roter Zwerg), der sich etwa 600 Lichtjahre entfernt befindet - entdeckte ein internationales Team unter der Leitung von Astronomen der University of Warwick einen massiven „heißen Jupiter“, der viel zu groß erschien einen so kleinen Stern umkreisen. Die Entdeckung dieses „Monsterplaneten“ hat natürlich einige bisherige Vorstellungen über die Planetenbildung in Frage gestellt.
Die Studie mit dem Titel „NGTS-1b: Ein heißer Jupiter, der einen M-Zwerg durchquert“ erschien kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Das Team wurde von Dr. Daniel Bayliss und Professor Peter Wheatley von der Universität Warwick geleitet und bestand aus Mitgliedern des Genfer Observatoriums, des Cavendish Laboratory, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, des Leicester Instituts für Weltraum- und Erdbeobachtung und des TU Berlin Zentrums für Astronomie und Astrophysik sowie mehrere Universitäten und Forschungsinstitute.
Die Entdeckung wurde anhand von Daten gemacht, die von der NGTS-Einrichtung (Next-Generation Transit Survey) der ESO erhalten wurden, die sich am Paranal-Observatorium in Chile befindet. Diese Einrichtung wird von einem internationalen Konsortium von Astronomen betrieben, die aus den Universitäten Warwick, Leicester, Cambridge, der Queen's University Belfast, dem Genfer Observatorium, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und der Universität von Chile stammen.
Diese photometrische Vermessung ist eines von mehreren Projekten, bei denen eine vollständige Palette von Kompaktteleskopen mit Vollrobotern verwendet werden soll Kepler-Weltraumteleskop. Mögen Kepler, Es überwacht entfernte Sterne auf Anzeichen plötzlicher Helligkeitsabfälle, die ein Hinweis darauf sind, dass ein Planet relativ zum Betrachter vor dem Stern vorbeizieht (auch bekannt als „Transit“). Bei der Untersuchung von Daten aus NGTS-1, dem ersten Stern, der in der Umfrage gefunden wurde, machten sie eine überraschende Entdeckung.
Basierend auf dem Signal seines Exoplaneten (NGTS-1b) stellten sie fest, dass es sich um einen Gasriesen handelt, der ungefähr so groß wie Jupiter und fast so massiv ist (0,812 Jupitermassen). Seine Umlaufzeit von 2,6 Tagen zeigte auch an, dass es sehr nahe an seinem Stern umkreist - ungefähr 0,0326 AU - was es zu einem „heißen Jupiter“ macht. Basierend auf diesen Parametern schätzte das Team auch, dass NGTS-1b Temperaturen von ungefähr 800 K (530 ° C; 986 ° F) ausgesetzt ist.
Die Entdeckung warf das Team auf eine Schleife, da angenommen wurde, dass sich Planeten dieser Größe nicht um kleine Sterne vom Typ M bilden können. In Übereinstimmung mit den aktuellen Theorien zur Planetenbildung wird angenommen, dass rote Zwergsterne felsige Planeten bilden können - wie die vielen, die in der letzten Zeit um rote Zwerge entdeckt wurden, belegen -, aber nicht genug Material sammeln können, um Jupiter-große Planeten zu erschaffen .
Wie Dr. Daniel Bayliss, Astronom an der Universität Genf und Hauptautor des Papiers, in der Pressemitteilung der Universität Warwick kommentierte:
„Die Entdeckung von NGTS-1b war für uns eine völlige Überraschung - es wurde nicht angenommen, dass solch massive Planeten um so kleine Sterne existieren. Dies ist der erste Exoplanet, den wir mit unserer neuen NGTS-Einrichtung gefunden haben, und wir stellen bereits die erhaltene Weisheit in Frage, wie sich Planeten bilden. Unsere Herausforderung besteht nun darin, herauszufinden, wie häufig diese Arten von Planeten in der Galaxie vorkommen, und mit der neuen NGTS-Einrichtung sind wir in der Lage, genau das zu tun. “
Beeindruckend ist auch, dass die Astronomen den Transit überhaupt bemerkt haben. Im Vergleich zu anderen Klassen von Sternen sind Sterne vom Typ M die kleinsten, coolsten und dunkelsten. In der Vergangenheit wurden felsige Körper um sie herum entdeckt, indem Verschiebungen in ihrer Position relativ zur Erde gemessen wurden (auch bekannt als Radialgeschwindigkeitsmethode). Diese Verschiebungen werden durch das Gravitationsschleppen eines oder mehrerer Planeten verursacht, die dazu führen, dass der Planet hin und her „wackelt“.
Kurz gesagt, das schwache Licht eines Sterns vom Typ M hat es äußerst unpraktisch gemacht, sie auf Helligkeitseinbrüche (auch bekannt als Transit-Methode) zu überwachen. Mit den rotempfindlichen Kameras des NGTS konnte das Team jedoch viele Monate lang Flecken des Nachthimmels überwachen. Im Laufe der Zeit bemerkten sie alle 2,6 Tage Einbrüche von NGTS-1, was darauf hinwies, dass ein Planet mit einer kurzen Umlaufzeit regelmäßig vor ihm vorbeizog.
Anschließend verfolgten sie die Umlaufbahn des Planeten um den Stern und kombinierten die Transitdaten mit Radialgeschwindigkeitsmessungen, um seine Größe, Position und Masse zu bestimmen. Wie Professor Peter Wheatley (der NGTS leitet) angedeutet hat, war es mühsam, den Planeten zu finden. Aber am Ende könnte seine Entdeckung dazu führen, dass viel mehr Gasriesen um Sterne mit geringer Masse entdeckt werden:
„NGTS-1b war schwer zu finden, obwohl es ein Monster eines Planeten war, weil sein Mutterstern klein und schwach ist. Kleine Sterne sind tatsächlich die häufigsten im Universum, daher ist es möglich, dass viele dieser riesigen Planeten darauf warten, gefunden zu werden. Nachdem wir fast ein Jahrzehnt an der Entwicklung des NGTS-Teleskoparrays gearbeitet haben, ist es aufregend zu sehen, wie es neue und unerwartete Arten von Planeten auswählt. Ich freue mich darauf zu sehen, welche anderen Arten von aufregenden neuen Planeten wir auftauchen können. "
Innerhalb des bekannten Universums sind Sterne vom Typ M mit Abstand die häufigsten und machen 75% aller Sterne allein in der Milchstraße aus. In der Vergangenheit führte die Entdeckung von felsigen Körpern um Sterne wie Proxima Centauri, LHS 1140, GJ 625 und die sieben felsigen Planeten um TRAPPIST-1 zu vielen Schlussfolgerungen in der astronomischen Gemeinschaft, dass rote Zwergsterne der beste Ort waren, um danach zu suchen Erdähnliche Planeten.
Die Entdeckung eines heißen Jupiter, der NGTS-1 umkreist, wird daher als Hinweis darauf angesehen, dass auch andere rote Zwergsterne umlaufende Gasriesen haben könnten. Vor allem dieser jüngste Fund zeigt einmal mehr die Bedeutung der Exoplanetenforschung. Mit jedem Fund, den wir jenseits unseres Sonnensystems machen, lernen wir mehr darüber, wie sich Planeten bilden und entwickeln.
Jede Entdeckung, die wir machen, verbessert auch unser Verständnis, wie wahrscheinlich es ist, dass wir irgendwo da draußen das Leben entdecken. Denn welches größere wissenschaftliche Ziel gibt es am Ende, als festzustellen, ob wir allein im Universum sind oder nicht?
