Auf seiner Suche nach Riesensternen, die große Welten beherbergen, stieß Samuel Grunblatt, ein Astrophysiker an der Johns Hopkins University, auf einen seltsam aufgeblähten Planeten, der kleiner, heißer und älter ist, als er sein sollte. „Wir haben nicht erwartet, einen Planeten zu finden, der so aussieht“, sagte er gegenüber Gizmodo.
Der neu entdeckte Planet hatte der intensiven Strahlung seines Muttersterns irgendwie standgehalten und eine bauschige Atmosphäre entwickelt, statt durch die Nähe zu einem so großen Stern bis auf seinen Kern abgespeckt zu werden. Die Entdeckung deutet darauf hin, dass sich die Erde und die übrigen Planeten in unserem Sonnensystem möglicherweise anders entwickeln, wenn die Sonne zu einem sterbenden Stern wird. Die neuen Erkenntnisse werden in einem ausführlichen Bericht beschrieben. Studie veröffentlicht Mittwoch in Das astronomische Journal.
TIC365102760b, auch als Phoenix bekannt, widerspricht allen Theorien darüber, wie Planeten sterben. Der Exoplanet wird als heißer Neptun klassifiziert, wobei seine Größe irgendwo zwischen der von Neptun und Saturn liegt. Aufgrund seiner Nähe zu seinem Mutterstern weist der Exoplanet jedoch glühend heiße Temperaturen auf, im Gegensatz zu den i cy-Bedingungen des Neptuns. Der Phoenix umkreist seinen Stern alle 4,2 Tage und ist dabei ungefähr sechsmal näher an seinem Stern als Merkur an der Sonne. Der Radius seines Sterns ist ungefähr dreimal größer als der Stern des Muttersterns, wodurch die Temperaturen auf dem Exoplaneten 1.600 Grad Kelvin erreichen.
Durch die so nahe Umlaufbahn um einen massereichen Stern hätte der Exoplanet bereits frittieren müssen, aber dieser große Junge wird bleiben. „Die Entdeckung eines Planeten der tatsächlich etwa die Größe des Neptuns in einer derart intensiven Umgebung war eine ziemliche Überraschung“, sagt Grunblatt, der Leitautor der Studie. „Unsere Frage war also, wie dieser Planet eigentlich seine Atmosphäre behalten hat. Und daran arbeiten wir immer noch .“
Mithilfe von Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA entwickelten die Wissenschaftler hinter der neuen Studie ihre eigene Pipeline zur Erkennung von Riesensternen. TESS ist gut darin, Planeten mit geringer Dichte zu erkennen, wenn sie in der Umlaufbahn vor ihren Muttersternen vorbeiziehen und die Helligkeit der Sterne verringern. Das Team filterte d outete unerwünschtes Licht aus den Bildern von TESS und kombinierte sie mit zusätzlichen Messungen des WM Keck-Observatoriums auf Hawaii, das die winzigen Schwankungen von Sternen verfolgt, die durch umlaufende Planeten verursacht werden. Auf diese Methode fanden die Forscher eine Reihe von Beispielen für Riesensternsysteme mit großen Planeten in ihrer Umlaufbahn.
Die Wissenschaftler hinter der neuen Studie gehen davon aus, dass die Atmosphäre des Exoplaneten kleiner war, als sein Mutterstern noch sonnenähnlicher war. Als er jedoch alterte und sich in einen Roten Riesenstern verwandelte, könnte die nachfolgende Strahlung eine Ausdehnung der Atmosphäre des Planeten bewirkt haben, ohne dass diese zu diesem Zeitpunkt vollständig verloren gegangen wäre.
Unsere eigene Sonne wird in etwa 6 Milliarden Jahren ihre Phase als Roter Riese erreichen, wobei ihr der Brennstoff ausgeht und ihr Kern sich zusammenzieht. Während sie ihrem Tod nahe ist, wird sich die Sonne ausdehnen und dabei die inneren Planeten des Sonnensystems (einschließlich der Erde) verschlingen. Diese Theorie geht davon aus, dass die Strahlung der sterbenden Sonne die Erde ihrer Atmosphäre beraubt haben wird, lange bevor sie von ihrem Mutterstern verschluckt wird. Die neue Entdeckung deutet jedoch auf ein alternatives Ende hin.
„Das sagt uns , dass die Atmosphäre tatsächlich bis zu dem Endstadium bestehen könnte, in dem der Planet tatsächlich im Stern ist“, sagt Grunblatt. „Das hat auch Auswirkungen auf alle evolutionären Schritte bis dahin.“ Beispielsweise bestimmt die Präsenz der Erdatmosphäre wann das Wasser dauerhaft aus allen Ozeanen des Planeten verdunsten würde. Sie bestimmt auch wie lange das Leben auf der Erde überleben kann, während die Sonne ihr Endstadium erreicht.
Der aufgeblähte Exoplanet ist einer aus einer Reihe von „Riesen, die durch Riesen transitieren“, bei denen sich die Forscher auf die Suche nach Exoplaneten konzentrieren, die große Sterne umkreisen. „Wir hoffen, dass wir, indem wir eine größere Population von Riesen, die durch Riesen transitieren, in der Lage sein werden, die Evolution des Sonnensystems insgesamt zu verstehen.“
Das Team hat beantragt, Folgebeobachtungen des neu entdeckten Exoplaneten mit dem Webb-Weltraumteleskop durchführen zu dürfen, um seine Zusammensetzung untersuchen und seine Geschichte nachvollziehen zu können.
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