Astronomen, die mit TESS-Daten (Transiting Exoplanet Survey Satellite) arbeiten, haben einen Planeten gefunden, auf dem er nicht sein sollte: in dem Raum, der kürzlich von seinem Wirtsstern gefüllt wurde, als er ein roter Riese war.
TESS verwendet die Asteroseismologie, um Sterne zu untersuchen. Es misst die winzigen Schwingungen in einem Stern, die Hinweise auf seine innere Struktur geben. Diese Hinweise sind vor anderen Arten von Beobachtungen wie Helligkeit und Oberflächentemperatur verborgen. In einer neu veröffentlichten Studie untersuchten die Autoren zwei rote Riesensterne: HD 212771 und HD 203949. Dies sind die ersten asteroseismologischen Studien von Sternen, von denen bekannt ist, dass sie Planeten beherbergen.
Der Titel des Papiers lautet "TESS Asteroseismology der bekannten Wirtssterne HD 212771 und 203949". Der Hauptautor des Papiers ist Tiago Campante von der Universität von Porto, Portugal. In einer Pressemitteilung erklärte Campante, wie die Kraft von TESS den Autoren half, diese Sterne zu untersuchen: „TESS-Beobachtungen sind präzise genug, um die sanften Pulsationen an den Oberflächen von Sternen messen zu können. Diese beiden ziemlich entwickelten Sterne beherbergen auch Planeten und bieten den idealen Prüfstand für Studien zur Evolution von Planetensystemen. “
"Diese Studie ist eine perfekte Demonstration, wie stellare und exoplanetare Astrophysik miteinander verbunden sind."
Co-Autor Vardan Adibekyan, Universität von Porto
Obwohl es in der Asteroseismologie darum geht, Sterne zu verstehen, hilft sie auch Astronomen bei Exoplaneten. In ihrer Arbeit sagen die Autoren: „… Die Asteroseismologie hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die moderne Astrophysik, insbesondere auf dem Gebiet der exoplanetaren Wissenschaft. Die Charakterisierung von Exoplaneten-Wirtssternen mittels Asteroseismologie ermöglicht eine unübertroffene Präzision der absoluten Eigenschaften ihrer Planeten.
In ihrer Studie haben die Wissenschaftler die Größe, Masse und das Alter der beiden Sterne mithilfe der Asteroseismologie gemessen. Dann konzentrierten sie sich auf HD 203949, um seinen Evolutionszustand zu bestimmen. Sie fanden heraus, dass sich ein Exoplanet, der den Stern umkreist, in einer seltsamen Position befindet. HD 203949 hatte seine rote Riesenphase hinter sich gelassen, aber der Planet HD 203949 b befand sich in einer Umlaufbahn, die während der roten Riesenphase des Sterns verschlungen worden wäre.
Das Team glaubt, dass der Exoplanet nach Abschluss der Phase des roten Riesen nicht durch die erweiterte Hülle des Sterns verschlungen, sondern durch Gezeitenwechselwirkungen näher an den Stern herangezogen wurde.
Dr. Dimitri Veras vom Institut für Physik der Universität Warwick ist einer der Mitautoren. Dr. Veras sagte: „Wir haben festgestellt, wie dieser Planet seinen aktuellen Standort hätte erreichen können, und ob der Planet die Verschlingung in der Sternhülle des roten Riesensterns überleben musste oder nicht. Die Arbeit wirft ein neues Licht auf die Überlebensfähigkeit von Planeten, wenn ihre Elternsterne zu sterben beginnen, und enthüllt möglicherweise sogar neue Aspekte der Gezeitenphysik. “
Es scheint ein Widerspruch zu sein. Nach unserem Verständnis des Evolutionszustands des Sterns hätte er alle Planeten in dieser Nähe verschlingen und zerstören sollen. Der Planet ist ein Gasriese, der ungefähr achtmal so massereich ist wie Jupiter. Das ist ein riesiger Planet, aber das spielt keine Rolle. Wenn sich ein Stern in seiner roten Riesenphase ausdehnt, zerstört er schnell alle Planeten, die in dieser Ausdehnung gefangen sind. Aber dennoch ist der Planet da, was bedeutet, dass etwas anderes vor sich geht.
Vardan Adibekyan, ebenfalls von der Universität von Porto, ist Mitautor des Papiers. Adibekyan sagte: „Diese Studie ist eine perfekte Demonstration, wie stellare und exoplanetare Astrophysik miteinander verbunden sind. Die Sternanalyse scheint darauf hinzudeuten, dass der Stern zu weit entwickelt ist, um noch einen Planeten in einer so kurzen Umlaufbahn zu beherbergen, während wir aus der Exoplanetenanalyse wissen, dass der Planet dort ist! “
In anderen Sonnensystemen sehen wir Gasriesen sehr nahe an ihren Sternen. Sie werden "Hot Jupiters" genannt und es wird angenommen, dass sie sich dort auf keinen Fall hätten bilden können. Der Sonnenwind und die Strahlung des Sterns hätten verhindert, dass das Gas an diesem Ort verschmilzt und einen Planeten bildet. Während der Lebensdauer eines Sonnensystems wandern diese Gasriesen durch das Sonnensystem und kreisen manchmal näher an ihrem Stern, manchmal weiter. Das ist wahrscheinlich in unserem eigenen Sonnensystem mit Jupiter passiert, und es ist auch wahrscheinlich, was mit HD 203949 und HD 203949 b passiert ist.
Aber es gibt viele Wissenschaftler, die nicht wissen, wie dieser Prozess abläuft und was ihn antreibt. Es ist ein kleines Dilemma.
„Die Lösung für dieses wissenschaftliche Dilemma liegt in der‚ einfachen Tatsache 'verborgen, dass sich Sterne und ihre Planeten nicht nur bilden, sondern auch gemeinsam entwickeln. In diesem speziellen Fall gelang es dem Planeten, eine Verschlingung zu vermeiden “, sagte Adibekyan.
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