Künstlerische Darstellung von TOI-849b. (Universität Warwick/Mark Garlick) Etwa 730 Lichtjahre entfernt, um einen Stern, der unserer Sonne sehr ähnlich ist, haben Astronomen einen wirklich seltsamen Exoplaneten gefunden.
Er ist nur etwas kleiner als Neptun, was auf einen Gasplaneten hinweisen könnte … aber er ist mehr als doppelt so massereich wie Neptun und hat eine Dichte, die mit der der Erde vergleichbar ist Venus .
Diese superdichte Überraschung lässt darauf schließen, dass der Exoplanet felsig ist, aber deutlich über der üblichen oberen Größengrenze für Gesteinsplaneten liegt. Was wiederum bedeutet, dass es sich tatsächlich um etwas sehr Seltenes handeln könnte – etwas, das als „a“ bezeichnet wird Chthonischer Planet , ein Kern eines Gasriesen, dem die Atmosphäre entzogen wurde.
Dies ist eine hypothetische Klasse von Planeten, da die Entdeckung eines Planeten noch nie zuvor bestätigt wurde.
Der betreffende Planet heißt TOI-849b und umkreist a Sonnenähnlicher Stern namens TOI-849. Wenn wir genau herausfinden, was es ist, könnte uns das helfen, besser zu verstehen, was sich in der dichten Atmosphäre von Gas- und Eisriesen wie Neptun befindet, und die Entstehungsprozesse dieser beeindruckenden Planeten.
„TOI 849 b ist der massereichste terrestrische Planet, der eine erdähnliche Dichte hat, der entdeckt wurde.“ Wir würden erwarten, dass ein so massereicher Planet bei seiner Entstehung große Mengen an Wasserstoff und Helium angesammelt und zu etwas Ähnlichem herangewachsen ist Jupiter ,' sagte der Astronom David Armstrong der University of Warwick im Vereinigten Königreich.
„Die Tatsache, dass wir diese Gase nicht sehen, lässt uns wissen, dass es sich um einen freigelegten Planetenkern handelt.“ „Dies ist das erste Mal, dass wir einen intakten freigelegten Kern eines Gasriesen um einen Stern entdeckt haben.“
TOI-849b wurde durch eine von der NASA durchgeführte Vermessung lokalisiert Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) , das Exoplaneten-Jagd-Weltraumteleskop. TESS sucht nach Exoplaneten, indem es Sterne anstarrt und mit seinen empfindlichen Instrumenten nach regelmäßigen, schwachen Einbrüchen in ihrem Licht sucht, die darauf hindeuten, dass etwas Großes, etwa ein Planet, vor dem Stern vorbeizieht.
Wie stark und wie oft das Licht des Sterns schwächer wird, ermöglicht es Astronomen, beispielsweise zu berechnen, wie groß der Planet ist und wie nah er am Stern ist. TOI-849b ist seinem Stern sehr nahe – er fliegt alle 18 Stunden umher. Eine solche unmittelbare Nähe würde es extrem heiß machen, mit einer Oberflächentemperatur von etwa 1.800 Kelvin (1.530 Grad Celsius oder 2.780 Grad Fahrenheit).
Diese unmittelbare Nähe zum Mutterstern stellt den Exoplaneten in eine besondere Kategorie: Es wurden nur sehr wenige Planeten in Neptungröße in der Nähe ihrer Sterne gefunden, wodurch ein sogenannter heißer Planet entsteht Neptunwüste .
Dies allein wäre schon bemerkenswert, aber dann führte das Team Folgebeobachtungen durch Doppler-Spektroskopie .
Wenn ein Planet einen Stern umkreist, übt er eine leichte Anziehungskraft auf den Stern aus, die dazu führt, dass der Stern auf der Stelle ein wenig wackelt. Die Doppler-Spektroskopie misst die Art und Weise, wie sich das Licht des Sterns verändert, wenn er wackelt. Wenn die Masse des Sterns bekannt ist, können Astronomen anhand der Schwankungen des Sterns die Masse des Planeten berechnen.
So berechnete das Team die Masse des Exoplaneten – etwa das 39,1-fache der Masse der Erde und das 2,3-fache der Masse von Neptun. Daraus ergibt sich eine Dichte von 5,2 Gramm pro Kubikzentimeter – sehr nahe daran Venus‘ 5,24 g/cm³ und die der Erde 5,51 g/cm³ .
„Obwohl dies ein ungewöhnlich massereicher Planet ist, ist er weit von dem massereichsten entfernt, den wir kennen.“ Armstrong erklärte .
„Aber es ist der massereichste, den wir für seine Größe kennen, und für etwas von der Größe Neptuns extrem dicht, was uns sagt, dass dieser Planet eine sehr ungewöhnliche Geschichte hat.“ Auch die Tatsache, dass er sich für seine Masse an einem seltsamen Ort befindet, hilft – wir sehen in diesen kurzen Umlaufzeiten keine Planeten mit dieser Masse.“
Was zu der Schlussfolgerung führt, dass es sich um einen chthonischen Planeten handelt. Obwohl es immer noch ein Rätsel ist, wie es dazu kam.
Es ist möglich, dass TOI-849b mit einer riesigen Gasatmosphäre entstanden ist, die der von Jupiter ähnelt und später irgendwie entfernt wurde.
Wir wissen, dass Gasplaneten in der Nähe ihrer Sterne dies können ihre Atmosphären werden entfernt von der unglaublichen Hitze. Und einer der wenigen anderen heißen Neptune, die jemals entdeckt wurden, Gliese 3470 v , verliert in unglaublichem Tempo seine Atmosphäre, verdampft durch die Hitze seines Sterns.
Dieser Prozess würde nicht den gesamten für TOI-849b berechneten Atmosphärenverlust erklären, aber andere Ereignisse könnten eine Rolle gespielt haben, beispielsweise Kollisionen mit anderen großen Objekten.
Die andere Möglichkeit besteht darin, dass TOI-849b begann, sich als Gasriese zu bilden, aber nicht über genügend Material verfügte – entweder, weil er sich spät in der Entwicklung des Planetensystems bildete, als nur noch sehr wenig Material in der protoplanetaren Scheibe des Sterns übrig war, oder weil es sich in einer Lücke in der Scheibe gebildet hat, wo es nicht genug Material gab, um eine Atmosphäre aufzubauen.
Das Team plant, seine Forschung mit Beobachtungen fortzusetzen, um herauszufinden, ob in TOI-849b noch Atmosphäre vorhanden ist. Dies könnte helfen, die Zusammensetzung des Kerns selbst zu bestimmen.
„Auf die eine oder andere Weise war TOI 849 b entweder früher ein Gasriese oder ist ein ‚gescheiterter‘ Gasriese.“ sagte Armstrong .
„Es ist das erste Mal, dass es uns sagt, dass solche Planeten existieren und gefunden werden können.“ Wir haben die Möglichkeit, den Kern eines Planeten auf eine Weise zu betrachten, die wir in unserem eigenen Sonnensystem nicht tun können. Es gibt zum Beispiel immer noch große offene Fragen über die Natur des Jupiterkerns, so seltsame und ungewöhnliche Exoplaneten wie dieser geben uns einen Einblick in die Planetenentstehung, den wir sonst nicht erforschen können.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .