In den letzten Jahren ist die Zahl der bekannten extrasolaren Planeten (auch Exoplaneten genannt) exponentiell gestiegen. Bisher wurden 5.799 Exoplaneten in 4.310 Sternensystemen bestätigt, und Tausende weitere Kandidaten warten auf ihre Bestätigung. Was für Astronomen besonders interessant war, ist die Tatsache, dass M-Typ-Sterne (Rote Zwerge) anscheinend sehr gut in der Lage sind, Gesteinsplaneten zu bilden.
Insbesondere haben Astronomen viele Gasriesen und Planeten entdeckt, die ein Vielfaches der Masse der Erde haben (Supererden), die diese massearmen, kühleren Sterne umkreisen.
Betrachten Sie TOI-6383A, einen kühlen Zwergstern mit weniger als der Hälfte der Sonnenmasse, der einen noch kleineren, kühleren Begleiter umkreist – den Roten Zwergstern TOI-6383B. In einer aktuellen Studie entdeckte ein internationales Astronomenteam im Rahmen der Durchsuchung „Searching for Giant Exoplanets around M-dwarf Stars“ (GEMS) einen Riesenplaneten mit der Bezeichnung TOI-6383Ab, der vor dem Primärstern vorbeizog.
Dieser Planet ähnelt in Größe und Masse dem Begleitstern des Systems, was Fragen zur Entstehung von Riesenplaneten in Roten-Zwerg-Sternsystemen aufwirft.
Das Team wurde von Lia Marta Bernabò, einer Ph.D., geleitet. Astronomiestudent an der University of Texas at Austin (UTA) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Zu ihr gesellten sich Kollegen der GEMS-Kollaboration, zu der Astronomen des Center for Planetary Systems Habitability, des Carnegie Science Earth and Planets Laboratory, des Center for Exoplanets and Habitable Worlds, des ETH Zürich Institute for Particle Physics & Astrophysics und des Anton Pannekoek gehören Institut für Astronomie, NOIRLab, das NASA Goddard Space Flight Center und mehrere Universitäten und Institute.
Das Papier, in dem ihre Ergebnisse detailliert beschrieben werden, wurde kürzlich von der zur Veröffentlichung angenommen Astronomisches Journal. Es ist veröffentlicht auf der arXiv Preprint-Server.
Das TOI6383-System besteht aus zwei Roten Zwergsternen, die sich etwa 560 Lichtjahre von der Erde entfernt befinden. Der Primärkörper (A) ist etwa 46 % so massereich wie die Sonne und etwa so groß und hat eine geschätzte Oberflächentemperatur von 3.444 K (3.170 °C; 5.740 °F) – etwa 60 % der Oberflächentemperatur der Sonne.
Sein Begleiter (B) hat 20,5 % der Masse unserer Sonne, 22 % ihrer Größe und hat eine geschätzte Oberflächentemperatur von 3.121 K (2.848 °C; 5.158 °F). Mittlerweile hat TOI6383Ab eine mit Jupiter vergleichbare Masse und Größe und eine Umlaufzeit von etwa 1,79 Tagen.
Basierend auf der gesamten Himmelsabdeckung des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA widmet sich das GEMS-Vermessungsteam der Suche nach riesigen Exoplaneten um M-Zwergsterne (GEMS) mithilfe der Transitmethode (Transitphotometrie). Dabei werden Sterne auf periodische Helligkeitseinbrüche überwacht, die auf Planeten hinweisen könnten, die relativ zum Beobachter vor ihren Muttersternen vorbeiziehen (auch Transit genannt).
Der Exoplanet wurde von TESS entdeckt und durch eine Kombination aus Follow-Photometrie und Radialgeschwindigkeitsmessungen mit bodengestützten Teleskopen bestätigt.
Ziel dieser Umfrage ist es, Theorien zur Entstehung von Planeten zu testen, die in zwei Hauptkategorien unterteilt werden können. Das erste Szenario ist das Kern-Akkretions-Modell, bei dem Planetesimale um einen massiven Kern herum koagulieren.
Dieses Modell wurde jedoch in den letzten Jahrzehnten in Frage gestellt, vor allem weil es nicht mit dem Massenbudget und den Zeitskalen für die Bildung von M-Zwergen vereinbar ist. Zwergsterne sind typischerweise von weniger massiven protoplanetaren Scheiben umgeben, was bedeutet, dass nicht genügend Material vorhanden ist, um Riesenplaneten zu bilden.
Das zweite Szenario ist das Modell der schnellen Entstehung, bei dem eine massive protostellare Scheibe unter ihrer eigenen Schwerkraft in Klumpen zerfällt, die dann Material ansammeln und Planeten bilden. Die Entdeckung dieses neuesten massereichen Planeten um einen massearmen Stern wird Astronomen dabei helfen, diese konkurrierenden Modelle zu testen.
Bisher wurden nur 20 massereiche Exoplaneten in der Nähe von Roten Zwergen vom Typ M entdeckt. Die GEMS-Umfrage zielt darauf ab, diesen Bestand auf mindestens 40 zu erhöhen, woraufhin genauere Tests dieser Modelle durchgeführt werden können.
Weitere Informationen:
Lia Marta Bernabò et al., Auf der Suche nach GEMS: TOI-6383Ab, ein Riesenplanet, der einen M3-Zwergstern in einem Doppelsternsystem durchquert, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.16889