Das Kepler-Weltraumobservatorium hat seit Beginn seiner Mission im März 2009 einige interessante Funde gemacht. Insgesamt haben die Kepler- und K2-Missionen insgesamt 5.106 Planetenkandidaten entdeckt und die Existenz von 2.493 Planeten bestätigt.
Einer der neuesten Funde, die mit Kepler gemacht wurden, ist EPIC 228813918 b, ein terrestrischer (d. H. Felsiger) Planet, der einen roten Zwergstern etwa 264 bis 355 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist. Diese Entdeckung wirft einige interessante Fragen auf, da es das zweite Mal ist, dass ein Planet mit einer ultrakurzen Umlaufzeit - er erreicht eine einzelne Umlaufbahn in nur 4 Stunden und 20 Minuten - einen roten Zwergstern umkreist.
Die Studie, die kürzlich online veröffentlicht wurde, wurde von einem internationalen Team von Wissenschaftlern durchgeführt, die aus Institutionen wie dem Massachusetts Institute of Technology (MIT), dem California Institute of Technology (Caltech), dem Tokyo Institute of Technology und dem Institute stammen der Astrophysik der Kanarischen Inseln (IAC) an Observatorien und Universitäten aus aller Welt.
Wie das Team in seiner Studie angedeutet hat, wurde der Nachweis dieses Exoplaneten dank der von zahlreichen Instrumenten gesammelten Daten vorgenommen. Dazu gehörten spektrographische Daten des 8,2 m langen Subaru-Teleskops und des 10 m langen Keck I-Teleskops (beide auf Mauna Kea, Hawaii) sowie des nordischen optischen Teleskops (NICHT) am Observatorium Roque de los Muchachos in La Palma. Spanien.
Dies wurde kombiniert mit Speckle-Imaging vom 3,5-m-WIYN-Teleskop am Kitt Peak National Observatory in Arizona, Photometrie von der K2-Mission der NASA und Archivinformationen des Sterns, die über 60 Jahre zurückreichen. Nachdem alle anderen möglichen Erklärungen - wie eine Eclipsing Binary (EB) - eliminiert wurden, bestätigten sie nicht nur die Umlaufzeit des Planeten, sondern stellten auch Einschränkungen hinsichtlich seiner Masse und Größe bereit. Wie sie geschrieben haben:
„Wir zeigen anhand einer Kombination aus Archivbildern, AO-Bildgebung, RV-Messungen und Lichtkurvenmodellierung dass kein plausibles binäres Finsternis-Szenario die K2-Lichtkurve erklären und somit die planetarische Natur des Systems bestätigen kann. Der Planet, dessen Radius wir als 0,89 ± 0,09 [Erdradien] bestimmen und dessen Eisenmassenanteil größer als 0,45 sein muss, umkreist einen Stern mit einer Masse von 0,463 ± 0,052 M und einem Radius von 0,442 ± 0,044 R. “
Diese Umlaufzeit - vier Stunden und 20 Minuten - ist die zweitkürzeste aller bisher entdeckten Exoplaneten und nur 4 Minuten länger als die des KOI 1843.03, der auch einen Stern vom Typ M (Roter Zwerg) umkreist. Es ist auch das Neueste in einer langen Reihe kürzlich entdeckter Exoplaneten, die eine einzelne Umlaufbahn ihrer Sterne in weniger als einem Tag absolvieren. Planeten, die zu dieser Gruppe gehören, sind als Ultra-Short-Period-Planeten (USP) bekannt, von denen Kepler insgesamt 106 gefunden hat.
Das vielleicht überraschendste an diesem Fund ist jedoch, wie massiv er ist. Obwohl sie die Masse des Planeten nicht direkt gemessen haben, deuten ihre Einschränkungen darauf hin, dass der Exoplanet eine obere Massengrenze von 0,7 Jupitermassen hat - was über 222 Erdmassen entspricht. Und doch gelingt es dem Planeten, diese gasriesenartige Masse in einen Radius zu packen, der das 0,80- bis 0,98-fache des Radius der Erde beträgt.
Der Grund dafür, so weisen sie darauf hin, hängt mit der scheinbaren Zusammensetzung des Planeten zusammen, die besonders metallreich ist:
„Dies führt zu einer Einschränkung der Zusammensetzung, wenn ein Eisenkern und ein Silikatmantel angenommen werden. Wir bestimmen den minimalen Eisenmassenanteil zu 0,525 ± 0,075 (vgl. 0,7 für KOI 1843.03), der größer als der von Erde, Venus oder Mars, aber kleiner als der von Quecksilber ist (ungefähr 0,38, 0,35, 0,26 und 0,68). Reynolds & Summers 1969). "
Letztendlich ist die Entdeckung dieses Planeten aus einer Reihe von Gründen von Bedeutung. Einerseits wies das Team darauf hin, dass die Einschränkungen, die ihre Studie der Zusammensetzung des Planeten auferlegte, sich als nützlich erweisen könnten, um zu verstehen, wie unsere eigenen Solarplaneten entstanden sind.
"Die Entdeckung und Charakterisierung extremer Systeme wie USP-Planeten wie EPIC 228813918 b ist wichtig, da sie Einschränkungen für Planetenbildungstheorien bieten", schließen sie. "Darüber hinaus ermöglichen sie uns, ihre innere Struktur einzuschränken - und möglicherweise auch die längerfristiger Planeten, wenn gezeigt wird, dass es sich um eine einzelne Population von Objekten handelt."
Andererseits wirft die Studie einige interessante Fragen zu USP-Planeten auf - zum Beispiel, warum die beiden Planeten mit der kürzesten Periode gefunden wurden, die beide rote Zwergsterne umkreisen. Eine mögliche Erklärung, so behaupten sie, ist, dass kurzperiodische Planeten um M-Zwerge eine längere Lebensdauer haben könnten, da ihr Zerfall in der Umlaufbahn wahrscheinlich viel langsamer wäre. Sie warnen jedoch schnell davor, vorläufige Schlussfolgerungen zu ziehen, bevor weitere Untersuchungen durchgeführt werden.
In Zukunft hofft das Team, Messungen der Planetenmasse mit der Radialgeschwindigkeitsmethode durchführen zu können. Dies würde wahrscheinlich einen hochauflösenden Spektrographen der nächsten Generation wie das Infrarot-Doppler-Instrument (IFD) oder das CARMENES-Instrument beinhalten, die derzeit für das Subaru-Teleskop und das Calar Alto-Observatorium gebaut werden, um die Suche nach Exoplaneten zu unterstützen um rote Zwergsterne.
Eines ist jedoch klar. Dieser neueste Fund ist nur ein weiterer Hinweis darauf, dass Exoplanetenjäger in den kommenden Jahren und Jahrzehnten ihre Anstrengungen konzentrieren müssen, um rote Zwergsterne zu entwickeln. In diesen massearmen, ultra-coolen und leuchtarmen Sternen werden einige der interessantesten und extremsten Funde gemacht. Und was wir lernen können, wenn wir sie studieren, verspricht am tiefsten zu sein!
