Unter Verwendung des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA haben Astronomen der Pennsylvania State University (PSU) und anderswo eine neue extrasolare Welt in der Größe von Jupiter entdeckt. Der neu entdeckte Exoplanet mit der Bezeichnung TOI-3757 b ist etwas größer als Jupiter, aber mehr als dreimal weniger massereich als der größte Planet des Sonnensystems. Der Befund wird in einem am 15. März auf arXiv.org veröffentlichten Papier gemeldet.
TESS führt eine Durchmusterung von etwa 200.000 der hellsten Sterne in Sonnennähe durch, um nach vorbeiziehenden Exoplaneten zu suchen. Es hat über 5.400 mögliche Exoplaneten (TESS Objects of Interest oder TOI) identifiziert, von denen bisher 199 bestätigt wurden.
Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Shubham Kanodia von der PSU hat kürzlich ein weiteres von TESS überwachtes TOI bestätigt. Sie berichten, dass in der Lichtkurve eines M-Zwergsterns namens TOI-3757 ein Transitsignal identifiziert wurde. Die planetare Natur dieses Signals wurde durch Folgebeobachtungen bestätigt.
„Wir präsentieren die Entdeckung und Bestätigung von TOI-3757 b, einem Planeten in der Größe von Jupiter, charakterisiert durch eine Kombination aus weltraumgestützter Photometrie von TESS, präzisen RVs [radial velocities] von HPF [Habitable-zone Planet Finder] und NEID [NN-explore Exoplanet Investigations with Doppler spectroscopy]bodengestützte photometrische Beobachtungen von RBO [Red Buttes Observatory]und Speckle Imaging von NESSI [NN-Explore Exoplanet Stellar Speckle Imager]“, schreiben die Forscher in der Zeitung.
TOI-3757 b hat einen Radius von etwa 1,09 Jupiterradien, während seine Masse etwa 0,268 Jupitermassen beträgt. Daraus ergibt sich eine Dichte von nur 0,27 g/cm3, was ihn zum bisher bekannten Planeten mit der geringsten Dichte macht, der einen M-Zwerg umkreist. Der Exoplanet umkreist seinen Wirt alle 3,44 Tage in einem Abstand von etwa 0,038 AE von ihm. Die Gleichgewichtstemperatur dieser fremden Welt wird auf 759 K geschätzt.
Der Mutterstern TOI-3757 ist etwa 578 Lichtjahre von der Erde entfernt und ein M-Zwerg vom Spektraltyp M0V, etwa 37 Prozent kleiner und weniger massereich als die Sonne. Der Stern hat eine solare Metallizität, wird auf 7,1 Milliarden Jahre geschätzt und seine effektive Temperatur liegt bei 3.913 K. Es wurde festgestellt, dass TOI-3757 die niedrigste stellare Metallizität aller M-Zwerge hat, die Gasriesen beherbergen.
Beim Versuch, die geringe Dichte von TOI-3757 b zu erklären, bieten die Autoren der Veröffentlichung zwei plausibelste Hypothesen an. Sie gehen davon aus, dass diese geringe Metallizität des M-Zwergs für den verzögerten Beginn der gasförmigen außer Kontrolle geratenen Akkretion verantwortlich sein könnte, bevor sich die protoplanetare Scheibe auflöste, oder dass dies ein Ergebnis eines Evolutionsmechanismus sein könnte, bei dem die Gezeitenerwärmung die Inflation des Planeten verursacht auf seine leicht exzentrische Umlaufbahn.
Die Forscher fügten hinzu, dass das zweite Szenario durch die Messung der Methan- und Ammoniakwerte verifiziert werden könnte. Eine solche Studie würde dazu beitragen, die Innentemperatur von TOI-3757 einzuschränken, was einen Einblick in eine mögliche Gezeitenerwärmung geben kann.
Shubham Kanodia et al., TOI-3757 b: Ein Gasriese mit geringer Dichte, der einen solarmetallischen M-Zwerg umkreist. arXiv:2203.07178v2 [astro-ph.EP], arxiv.org/abs/2203.07178
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