Die allerersten Exoplaneten wurden vor 30 Jahren um einen schnell rotierenden Stern namens Pulsar herum entdeckt. Jetzt haben Astronomen enthüllt, dass diese Planeten unglaublich selten sein könnten. Die neue Arbeit wird morgen (Dienstag, 12. Juli) auf dem National Astronomy Meeting (NAM 2022) von Iuliana Nițu, einer Ph.D. Studentin an der University of Manchester.
Die Prozesse, die dazu führen, dass Planeten um Pulsare herum entstehen und überleben, sind derzeit unbekannt. Eine Untersuchung von 800 Pulsaren, gefolgt vom Jodrell Bank Observatory in den letzten 50 Jahren, hat ergeben, dass dieses zuerst entdeckte Exoplanetensystem außerordentlich ungewöhnlich sein könnte: weniger als 0,5 % aller bekannten Pulsare könnten Planeten mit Erdmasse beherbergen.
Pulsare sind eine Art Neutronenstern, die dichtesten Sterne im Universum, die bei starken Explosionen am Ende des Lebens eines typischen Sterns entstehen. Sie sind außergewöhnlich stabil, rotieren schnell und haben unglaublich starke Magnetfelder. Pulsare senden Strahlen heller Radiostrahlung von ihren Magnetpolen aus, die zu pulsieren scheinen, wenn sich der Stern dreht.
„[Pulsars] erzeugen Signale, die bei jeder Drehung die Erde überstreichen, ähnlich wie ein kosmischer Leuchtturm“, sagt Nițu. „Diese Signale können dann von Radioteleskopen aufgefangen und in eine Menge erstaunlicher Wissenschaft umgewandelt werden.“
1992 wurden die ersten Exoplaneten entdeckt, die einen Pulsar namens PSR B1257+12 umkreisen. Es ist jetzt bekannt, dass das Planetensystem mindestens drei Planeten beherbergt, deren Masse den Gesteinsplaneten in unserem Sonnensystem ähnelt. Seitdem wurde eine Handvoll Pulsare gefunden, die Planeten beherbergen. Die extrem heftigen Bedingungen, die die Geburt und das Leben von Pulsaren umgeben, machen jedoch eine „normale“ Planetenbildung unwahrscheinlich, und viele dieser entdeckten Planeten sind exotische Objekte (wie Planeten, die hauptsächlich aus Diamant bestehen), anders als die, die wir in unserem Sonnensystem kennen.
Ein Team von Astronomen der Universität Manchester führte die bisher größte Suche nach Planeten durch, die Pulsare umkreisen. Insbesondere suchte das Team nach Signalen, die auf das Vorhandensein von planetaren Begleitern mit Massen bis zum 100-fachen der Erde und Umlaufzeiten zwischen 20 Tagen und 17 Jahren hindeuten. Von den 10 potenziellen Entdeckungen ist das System PSR J2007+3120 das vielversprechendste mit der Möglichkeit, mindestens zwei Planeten zu beherbergen, mit Massen, die einige Male größer sind als die der Erde, und Umlaufzeiten von 1,9 und ~3,6 Jahren.
Die Ergebnisse der Arbeit zeigen keine Voreingenommenheit für bestimmte Planetenmassen oder Umlaufzeiten in Pulsarsystemen. Die Ergebnisse liefern jedoch Informationen über die Form der Umlaufbahnen dieser Planeten: Im Gegensatz zu den nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen in unserem Sonnensystem würden diese Planeten ihre Sterne auf stark elliptischen Bahnen umkreisen. Dies weist darauf hin, dass der Entstehungsprozess von Pulsar-Planeten-Systemen sich stark von traditionellen Stern-Planeten-Systemen unterscheidet.
Über die Motivation ihrer Forschung sagt Nițu: „Pulsare sind unglaublich interessante und exotische Objekte. Vor genau 30 Jahren wurden die ersten extrasolaren Planeten um einen Pulsar herum entdeckt, aber wir müssen noch verstehen, wie sich diese Planeten bilden und darin überleben können solche extremen Bedingungen. Herauszufinden, wie häufig diese auftreten und wie sie aussehen, ist ein entscheidender Schritt in diese Richtung.“