Die massive Kepler-Durchmusterung hat eine Fundgrube von Exoplaneten gefunden. Aber in all diesem Reichtum fanden sie drei Anomalien: Staubringe, die Sterne umgaben, wo Planeten sein sollten. Sie waren felsige Planeten, die dabei waren, ausgelöscht zu werden. Und ein Team von Astronomen, das einen Weg gefunden hat, diese blutigen Orte zu nutzen, um einige der mysteriösesten und am schwersten zu entdeckenden Planeten im Universum zu verstehen.
Wir kennen derzeit etwa 5.000 Exoplaneten in der Galaxie. Dies stellt nur einen kleinen Bruchteil der geschätzten 1 Billion Welten innerhalb der Milchstraße dar. Aber obwohl wir große Fortschritte gemacht haben, haben wir außergewöhnliche Schwierigkeiten, eine bestimmte Klasse von Exoplaneten zu finden: die kleinen, felsigen. Unsere Techniken beruhen auf Transiten.
Wenn ein Exoplanet vor dem Gesicht des Sterns kreuzt, verursacht dies aus unserer Sicht einen kleinen Helligkeitsabfall. Aber wenn der Planet zu klein ist, ist die Helligkeitsänderung für uns nicht groß genug, um sie zu erkennen, und so bleiben uns die kleinen Planeten, die ungefähr so groß wie die Erde und kleiner sind, verborgen.
Aber kürzlich wies ein Forscherteam darauf hin, dass einige Anomalien in den Kepler-Daten ein versteckter Segen sein könnten. Zu den von Kepler zurückgegebenen Daten gehören scheinbar Ringe aus Staub und Trümmern, die einen Stern umgeben. Frühere Forscher waren zu dem Schluss gekommen, dass es sich um felsige Planeten im Prozess der Auslöschung handelt. Es sind Welten, die ihrem Mutterstern zu nahe gekommen sind, und die Hitze dieses Sterns bringt sie zum Kochen.
Kredit: Universum heute
Das Forscherteam veröffentlichte ein Papier, das auf der verfügbar ist arXiv Preprint-Server mit detaillierten Simulationen, wie sich dieser Prozess entwickeln könnte. Sie fanden heraus, dass diese kleinen Welten zwischen zwei Extremen gefangen sind. Da sie eng um ihren Mutterstern kreisen, sind sie mit ziemlicher Sicherheit gezeitengebunden, was bedeutet, dass immer nur eine Seite des Planeten dem Stern zugewandt ist. Die andere Seite ist nachts permanent verschlossen. Die Tagseite wird so weit gesprengt, dass sie statt einer Kruste nur noch eine dünne Hülle aus reinem Magma aufweist. Aber die andere Seite ist so kalt, dass die felsige Kruste an Ort und Stelle bleibt.
Die Nachtseite kühlt den Planeten ab, während die Tagseite ihn aufheizt. Die Astronomen fanden heraus, dass es nur ein sehr schmales Fenster gibt, in dem wir solche Situationen beobachten können. Wenn ein Planet zu groß oder der Stern nicht hell genug ist, dann verdunstet er nicht genug Material, um es in etwas wie Kepler nachzuweisen. Wenn der Planet jedoch zu klein oder der Stern zu intensiv ist, wird der gesamte Planet in so kurzer Zeit ausgelöscht, dass wir ihn wahrscheinlich nicht in einer zufälligen Stichprobe von Sternen sehen werden.
Nur bestimmte Sonderfälle können zu einem Trümmerring führen, der groß genug und sichtbar genug ist, dass wir ihn sehen können. Davon ausgehend schätzen die Astronomen, dass es auf jeden Stern in der Galaxie ungefähr einen Planeten von der Größe der Erde oder kleiner gibt.
Darüber hinaus fanden die Astronomen heraus, dass diese Trümmerspuren uns sehr wichtige Hinweise auf die Entstehung von Gesteinsplaneten geben können. Normalerweise können wir Planeten nicht aufbrechen und sehen, was in ihnen ist. Aber in diesen Fällen erledigt der übergeordnete Star die Arbeit für uns. Sie plädieren für Folgebeobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop, um diese Systeme im Detail zu untersuchen und zu verstehen, woraus diese felsigen Planeten bestanden.
Mehr Informationen:
Alfred Curry et al, Die Entwicklung katastrophal verdampfender Gesteinsplaneten, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.15200