Rätselhafter Jung-Planet entdeckt – wissenschaft.de

Möglicherweise nur 15 Millionen Jahre alt: Astronomen berichten vom jüngsten bekannten Gasriesen, dessen Größe und Radius bestimmt werden können. Diese Werte erscheinen jedoch überraschend: Der Planet HD 114082 ist genauso groß wie Jupiter, aber er ist achtmal größer als der Gasriese in unserer Sonne. Diese Kombination von Merkmalen ist schwer mit früheren Vorstellungen über die Entstehung dieses Planetentyps in Einklang zu bringen. Wissenschaftler sagen, dass die entsprechenden Modelle möglicherweise angepasst werden müssen.

Astronomen haben mehr als 5000 Planeten entdeckt, die ferne Sterne umkreisen. Daher liegt der Fokus nun auf hoch spezialisierten Modellen. Das Astronomenteam um Olga Zakhozhay vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg hat das Gebiet des Gasriesen und die Masse des Jupiter im Visier. Sie machen mindestens 15 Prozent der bisher entdeckten Exoplaneten aus. Wissenschaftler interessieren sich besonders für kleine Proben, weil deren Eigenschaften Hinweise auf Planetensysteme geben können.

Über Jugendtrends

Forschungen im Rahmen des Beobachtungsprogramms „RVSPY“ (Radial Velocity Survey for Planets around Young Stars) führten zu der aktuellen Entdeckung. Astronomen verwenden die Radialgeschwindigkeitsmethode, um Exoplaneten zu untersuchen. Leichte periodische Helligkeitsänderungen des Sterns können auf eine Bewegung des beobachteten Sterns hindeuten, die durch die Anziehungskraft der ihn umkreisenden Planeten verursacht wird. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Satelliten identifizieren, die Daten können auch Entscheidungen über die Größe eines Exoplaneten treffen. Mit dieser Methode haben Wissenschaftler nun einen Planeten um den Stern HD 114082 gefunden. Dabei handelt es sich um einen sehr kleinen Vorgang: Vorläufigen Untersuchungen zufolge gibt es noch ein Gas und Staub. Astronomen schätzen daher das Alter des Planeten HD 114082 auf nur 15 Millionen Jahre.

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Obwohl die Radialgeschwindigkeitsmethode die Größe des Planeten und die Periode seiner Rotation anzeigen konnte, mussten die Forscher die Transitmethode verwenden, um seine Größe zu bestimmen. Es wurde in Daten der NASA-Raumsonde TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) gefunden. Anhand des allmählichen Lichtschwunds beim Vorbeiziehen des Planeten an seinem Stern lässt sich die Umlaufbahn des Himmelskörpers berechnen und seine Rotationsdauer bestimmen. Durch die Kombination der Methoden konnten Zakhozhay und seine Kollegen HD 114082 b genau beschreiben.

Wie eng

„HD 114082 bi ist derzeit der kleinste bekannte Gasriesenplanet mit großer Masse und großem Radius“, sagte Zakhozhay. Daher kann es Astronomen allgemeine Informationen über die Entstehung des Gasriesen liefern. Was im Zement gefunden wurde, war jedoch überraschend: Der Planet hat die gleiche Größe wie Jupiter, aber seine Masse ist achtmal so groß wie die von Jupiter. Die durchschnittliche Masse dieses Planeten ist doppelt so groß wie die der Erde. Das scheint erstaunlich, denn die Erde ist ein Gesteinsplanet mit einem Eisen-Nickel-Kern. Jupiter hingegen besteht neben einem kleinen Gesteinsmaterial hauptsächlich aus den leichten Elementen Wasserstoff und Helium.

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Wie die Forscher erklärten, sei die Kombination der Merkmale HD 114082 mit den gängigen Vorstellungen über die Entstehung dieser Art von Planeten nicht vereinbar. Es wird angenommen, dass sich Riesenplaneten auf zwei Arten bilden: In einem Prozess, der als „Scheibeninstabilität“ bezeichnet wird, kollabieren dichte Bänder aus gravitativ instabilem Gas innerhalb der protoplanetaren Scheibe und bilden einen großen Planeten ohne Gestein. In einem anderen Fall, der als “Kernakkretion” bezeichnet wird, sammelt sich zuerst eine feste Masse aus Gesteinsmaterial an. Sobald es eine kritische Masse erreicht, zieht seine Schwerkraft große Mengen an Wasserstoff- und Heliumgas an und bildet einen riesigen Planeten. Dieser Prozess scheint die Bildung von HD 114082 b verursacht zu haben.

Wissenslücke

Es ist jedoch nicht klar, wie es zu einem so hohen Niveau kam. Im Moment geht das Hauptmodell der Formation auch von einem “heißen Start” aus: Das angesammelte Gas hat eine hohe Temperatur und hat daher auch eine große Größe. Allerdings scheint die Kombination aus Größe und Masse von HD 114082 dieser Vorstellung nicht zu entsprechen. „Im Vergleich zu derzeit akzeptierten Modellen ist der Planet für einen kleinen Gasriesen mit einem Alter von nur 15 Millionen Jahren etwa zwei- bis dreimal dicker“, schloss Olga Zakhozhay. Was die Wissenschaftler sagten, bedeutet dies, dass entweder der Planet durch obskure Prozesse einen ungewöhnlich starken Kern aufbauen konnte und / oder die Geschwindigkeit, mit der diese Gase abkühlen können, sich immer noch als falsch erweist.

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“Obwohl viele solcher Planeten jetzt benötigt werden, um ein besseres Verständnis zu erlangen, glauben wir, dass Theologen ihre Berechnungen überdenken sollten”, sagte Zakhozhay. Abschließend sagte der Autor Ralf Launhardt vom Max-Planck-Institut für Astronomie: „Am Ende können wir sagen, dass wir die Entstehung von Riesenplaneten nicht vollständig verstehen“, sagte der Sternenforscher

Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie, Fachgebiet: Astronomie & Astrophysik, doi: 10.1051/0004-6361/202244747

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