Unter Tausenden bekannter Exoplaneten markieren Astronomen drei, die tatsächlich Sterne sind

Die ersten Welten jenseits unseres Sonnensystems wurden vor drei Jahrzehnten entdeckt. Seitdem wurden fast 5.000 Exoplaneten in unserer Galaxie bestätigt. Astronomen haben weitere 5.000 Planetenkandidaten entdeckt – Objekte, die Planeten sein könnten, aber noch bestätigt werden müssen. Jetzt ist die Liste der Planeten um mindestens drei geschrumpft.

In einer Studie, die in der Astronomisches Journal, MIT-Astronomen berichten, dass drei und möglicherweise vier Planeten, die ursprünglich vom Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurden, tatsächlich falsch klassifiziert sind. Stattdessen handelt es sich bei diesen vermuteten Planeten wahrscheinlich um kleine Sterne.

Das Team verwendete aktualisierte Messungen von Sternen, die Planeten beherbergen, um die Größe der Planeten zu überprüfen, und identifizierte drei, die einfach zu groß sind, um Planeten zu sein. Mit neuen und besseren Schätzungen der stellaren Eigenschaften fanden die Forscher heraus, dass die drei Objekte, die als Kepler-854b, Kepler-840b und Kepler-699b bekannt sind, nun auf zwei- bis viermal so groß wie Jupiter geschätzt werden.

„Die meisten Exoplaneten sind so groß wie Jupiter oder viel kleiner. Zweimal [the size of] Jupiter ist bereits misstrauisch. Größer als das kann kein Planet sein, was wir herausgefunden haben“, sagt der Erstautor der Studie, Prajwal Niraula, ein Doktorand am Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences des MIT.

Ein vierter Planet, Kepler-747b, ist etwa 1,8-mal so groß wie Jupiter, was mit den allergrößten bestätigten Planeten vergleichbar ist. Aber Kepler-747b ist relativ weit von seinem Stern entfernt, und die Menge an Licht, die es empfängt, ist zu gering, um einen Planeten seiner Größe zu ernähren. Der planetarische Status von Kepler-747b, so das Team, ist verdächtig, aber nicht völlig unplausibel.

„Insgesamt macht diese Studie die aktuelle Liste der Planeten vollständiger“, sagt Studienautor Avi Shporer, ein Forschungswissenschaftler am Kavli Institute for Astrophysics and Space Research des MIT. „Die Leute verlassen sich auf diese Liste, um die Population von Planeten als Ganzes zu untersuchen. Wenn Sie eine Stichprobe mit ein paar Eindringlingen verwenden, können Ihre Ergebnisse ungenau sein. Daher ist es wichtig, dass die Liste der Planeten nicht kontaminiert ist.“

Zu den Co-Autoren der Studie gehören auch Ian Wong, NASA Postdoctoral Program Fellow am NASA Goddard Space Flight Center, und MIT-Assistenzprofessor Julien de Wit.

Stellar-Updates

Das Ausrotten planetarer Betrüger war nicht das ursprüngliche Ziel des Teams. Niraula hatte ursprünglich vor, nach Systemen mit Anzeichen von Gezeitenverzerrung zu suchen.

„Wenn Sie zwei Objekte nahe beieinander haben, wird die Anziehungskraft des einen dazu führen, dass das andere eiförmig oder ellipsenförmig wird, was Ihnen eine Vorstellung davon gibt, wie massiv der Begleiter ist“, erklärt Niraula. „So könnte man anhand dieser Gezeitenanziehung feststellen, ob es sich um ein Stern-Stern- oder ein Stern-Planeten-System handelt.“

Als er den Kepler-Katalog durchkämmte, stieß er auf ein Signal von Kepler-854b, das zu groß schien, um wahr zu sein.

„Plötzlich hatten wir ein System, in dem wir dieses elliptische Signal sahen, das riesig war, und ziemlich sofort wussten wir, dass es nicht von einem Planeten stammen konnte“, sagt Shporer. „Dann dachten wir, da passt was nicht.“

Das Team warf dann einen zweiten Blick auf den Stern und den Planetenkandidaten. Wie alle von Kepler entdeckten Planeten wurde Kepler-854b durch eine Transitdetektion entdeckt – ein periodisches Eintauchen in das Sternenlicht, das einen möglichen Planeten anzeigt, der vor seinem Stern vorbeizieht. Die Tiefe dieses Eintauchens repräsentiert das Verhältnis zwischen der Größe des Planeten und der seines Sterns. Astronomen können die Größe des Planeten auf der Grundlage dessen berechnen, was sie über die Größe des Sterns wissen. Aber als Kepler-854b im Jahr 2016 entdeckt wurde, basierte seine Größe auf stellaren Schätzungen, die weniger genau waren als heute.

Derzeit stammen die genauesten Messungen von Sternen von der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation, einem weltraumgestützten Observatorium, das die Eigenschaften und Bahnen von Sternen in der Milchstraße präzise messen und kartieren soll. Im Jahr 2016 waren Gaias Messungen von Kepler-854 noch nicht verfügbar. Angesichts der verfügbaren Sterninformationen schien das Objekt ein Planet von plausibler Größe zu sein. Aber Niraula stellte fest, dass sich Kepler-854b mit Gaias verbesserten Schätzungen als viel größer herausstellte, dreimal so groß wie Jupiter.

„Das Universum kann auf keinen Fall einen Planeten dieser Größe erschaffen“, sagt Shporer. „Es existiert einfach nicht.“

Winzige Korrekturen

Das Team bestätigte, dass Kepler-854b ein planetarisches „Falsch-Positiv“ war – überhaupt kein Planet, sondern ein kleiner Stern, der einen größeren Wirtsstern umkreist. Dann fragten sie sich: Könnte es mehr geben?

Niraula durchsuchte die mehr als 2.000 Planeten des Kepler-Katalogs, dieses Mal nach signifikanten Aktualisierungen der von Gaia bereitgestellten Sternengröße. Er entdeckte schließlich drei Sterne, deren Größe sich aufgrund der verbesserten Messungen von Gaia erheblich veränderte. Aus diesen Schätzungen berechnete das Team die Größe der Planeten, die jeden Stern umkreisen, neu und stellte fest, dass sie etwa zwei- bis viermal so groß waren wie Jupiter.

„Das war eine sehr große Fahne“, sagt Niraula. „Wir haben jetzt drei Objekte, die jetzt keine Planeten sind, und das vierte ist wahrscheinlich kein Planet.“

Für die Zukunft geht das Team davon aus, dass es nicht mehr viele solcher Korrekturen an bestehenden Exoplaneten-Katalogen geben wird.

„Das ist eine winzige Korrektur“, sagt Shporer. „Das kommt vom besseren Verständnis der Sterne, das sich ständig verbessert. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Radius eines Sterns so falsch ist, ist also viel geringer. Diese Fehlklassifizierungen werden nicht noch oft vorkommen.“