Mit Hilfe des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA hat ein internationales Team von Astronomen einen neuen, warmen Exoplaneten von der Größe des Jupiter entdeckt, der einen Zwergstern umkreist. Die neu entdeckte außerirdische Welt mit der Bezeichnung TOI-4127 b ist mehr als doppelt so massereich wie Jupiter. Die Entdeckung wird in einem am 25. März veröffentlichten Papier berichtet arXiv Preprint-Server.
TESS führt eine Durchmusterung von etwa 200.000 der hellsten Sterne in Sonnennähe durch, um nach vorbeiziehenden Exoplaneten zu suchen. Bisher hat es über 6.200 mögliche Exoplaneten (TESS Objects of Interest oder TOI) identifiziert, von denen bisher 3.031 bestätigt wurden.
Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Arvind F. Gupta von der Pennsylvania State University (PSU) bestätigte nun ein weiteres von TESS überwachtes TOI. Sie berichten, dass in der Lichtkurve eines späten F-Typ-Zwergsterns namens TOI-4127 ein Transitsignal identifiziert wurde. Die planetarische Natur dieses Signals wurde durch nachfolgende spektroskopische Beobachtungen bestätigt.
„In dieser Arbeit präsentieren wir die Entdeckung des hoch exzentrischen warmen Jupiter TOI-4127 b mit TESS und die Bestätigung und Charakterisierung des Exoplanetensignals mit den Spektrographen NEID und SOPHIE“, schrieben die Forscher.
Dem Papier zufolge hat TOI-4127 b einen Radius von fast 1,1 Jupiterradien und eine Masse von 2,3 Jupitermassen, was eine Dichte von ungefähr 2,17 g/cm3 ergibt. Der Planet umkreist seinen Wirt alle 56,4 Tage in einem Abstand von etwa 0,31 AE auf einer stark exzentrischen Umlaufbahn – mit einer Exzentrizität von fast 0,75. Die Gleichgewichtstemperatur von TOI-4127 b wurde auf etwa 605,1 K geschätzt, daher wurde der Planet als „warmer Jupiter“ klassifiziert.
Durch die Analyse der Parameter von TOI-4127 b kamen die Forscher zu dem Schluss, dass der Planet ein Vorläufer des „heißen Jupiter“ sein könnte, aber nur, wenn ein störender Begleiter vorhanden ist. Die sogenannten heißen Jupiter haben ähnliche Eigenschaften wie der größte Planet des Sonnensystems mit Umlaufzeiten von weniger als 10 Tagen. Solche Exoplaneten haben hohe Oberflächentemperaturen, da sie ihre Muttersterne sehr eng umkreisen.
„Es wird angenommen, dass warme Jupiter einen Bruchteil ihres Lebens auf einer Gezeitenwanderungsbahn mit hoher Exzentrizität verbringen, wenn sie säkularen Exzentrizitätsoszillationen ausgesetzt sind, durch die sie Drehimpuls mit einem entfernten Störer austauschen, um periodisch höhere Exzentrizitäten und engere Perizentrumsabstände zu erreichen als derzeit beobachtet“, erklärten die Autoren des Papiers.
Im Fall des TOI-4127-Systems ist der gegenwärtige Periastron-Abstand des neu entdeckten Planeten zu groß für eine hochexzentrische Gezeitenwanderung, um seine Umlaufbahn zu kreisförmigisieren. Die Astronomen stellten fest, dass TOI-4127 b wahrscheinlich kein heißer Jupiter-Vorläufer ist, es sei denn, es unterliegt einem Drehimpulsaustausch mit einem unentdeckten äußeren Begleiter. Bisher wurden jedoch keine Hinweise auf weitere Leichen in diesem System gefunden.
Der Mutterstern TOI-4127 hat einen Radius von fast 1,3 Sonnenradien und eine Masse von etwa 1,23 Sonnenmassen. Der Stern ist etwa 4,8 Milliarden Jahre alt, hat eine Metallizität von 0,14 und seine effektive Temperatur beträgt 6.096 K.
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Arvind F. Gupta et al, A High-Excentricity Warm Jupiter Orbiting TOI-4127, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.14570
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