Januar 27, 2023

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Ein Gasriesen-Exoplanet, der doppelt so massiv ist wie die Erde, wurde entdeckt: ScienceAlert

Ein Gasriesen-Exoplanet, der doppelt so massiv ist wie die Erde, wurde entdeckt: ScienceAlert

Ein neu gewogener Exoplanet hat Astronomen verblüfft zurückgelassen.

Nachdem sie Messungen an einem sehr kleinen, jupitergroßen Exoplaneten namens HD-114082b durchgeführt hatten, stellten Wissenschaftler fest, dass seine Eigenschaften mit keinem der beiden gängigen Modelle der Entstehung von Gasriesenplaneten übereinstimmten.

Einfach gesagt, es ist einfach zu schwer für sein Alter.

„Im Vergleich zu derzeit akzeptierten Modellen ist HD-114082b zwei- bis dreimal zu dicht für einen jungen Gasriesen von nur 15 Millionen Jahren“, sagte er. erklärt die Astrophysikerin Olga Zakhazy vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland.

Der Exoplanet, der einen etwa 300 Lichtjahre entfernten Stern namens HD-114082 umkreist, war Gegenstand einer intensiven Datensammlungskampagne. Mit nur 15 Millionen Jahren ist HD-114082b einer der jüngsten Exoplaneten, der jemals entdeckt wurde, und das Verständnis seiner Eigenschaften kann Hinweise darauf geben, wie Planeten entstehen – ein Prozess, der noch nicht vollständig verstanden ist.

Zwei Arten von Daten werden benötigt, um einen Exoplaneten basierend auf seiner Wirkung auf seinen Wirtsstern umfassend zu charakterisieren. Transitdaten sind Aufzeichnungen darüber, wie das Licht eines Sterns schwächer wird, wenn ein umlaufender Exoplanet vor ihm vorbeizieht. Wenn wir wissen, wie hell der Stern ist, kann diese schwache Verdunkelung die Größe eines Exoplaneten offenbaren.

Radialgeschwindigkeitsdaten hingegen sind Aufzeichnungen darüber, wie stark der Stern als Reaktion auf die Anziehungskraft der äußeren Planeten an Ort und Stelle wackelt. Wenn wir die Masse des Sterns kennen, kann uns die Amplitude seines Schwankens die Masse des Exoplaneten liefern.

Seit fast vier Jahren sammeln Forscher Radialgeschwindigkeitsbeobachtungen von HD-114082. Anhand der gesammelten Transit- und Radialgeschwindigkeitsdaten stellten die Forscher fest, dass HD-114082b einen ähnlichen Radius hat der Jupiter – Aber Jupiters Masse ist 8-mal größer. Das bedeutet, dass die Dichte des Exoplaneten fast doppelt so hoch ist wie die der Erde und etwa zehnmal so hoch wie die des Jupiter.

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Die Größe und Masse dieses kleinen Exoplaneten machen es unwahrscheinlich, dass es sich um einen sehr großen, felsigen Planeten handelt; Obergrenzen um ihn herum 3 der Radius der Erde Und die 25 Landmassen.

Es gibt auch einen sehr kleinen Dichtebereich in felsigen Exoplaneten. Oberhalb dieses Bereichs der Körper wird intensiverUnd die Schwerkraft des Planeten beginnt, eine wichtige Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium zu halten.

HD-114082b übertrifft diese Parameter deutlich, was bedeutet, dass es sich um einen Gasriesen handelt. Aber Astronomen wissen nicht, wie das passiert ist.

„Wir glauben, dass sich Riesenplaneten auf zwei Arten bilden könnten“, sagt Astronom Ralph Lönnhardt mpia. „Beide treten in einer protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub auf, die um einen jungen, zentralen Stern herum verteilt ist.“

Beide Methoden werden als „Kaltstart“ oder „Warmstart“ bezeichnet. Es wird angenommen, dass sich der Exoplanet beim Kaltstart Kiesel für Kiesel aus Trümmern in der Scheibe bildet, die den Stern umkreist.

Die Teile ziehen sich an, zuerst elektrostatisch, dann gravitativ. Je mehr Masse, desto schneller wächst es, bis es massiv genug wird, um eine unkontrollierte Ansammlung von Wasserstoff und Helium, den beiden leichtesten Elementen im Universum, auszulösen, wodurch eine riesige gasförmige Hülle um einen felsigen Kern entsteht.

Angesichts der Tatsache, dass die Gase Wärme verlieren, wenn sie zum Kern des Planeten fallen und die Atmosphäre bilden, wird dies als relativ kühle Option angesehen.

Ein Heißstart ist auch als Bandscheibeninstabilität bekannt und tritt vermutlich auf, wenn ein wirbelnder Instabilitätsbereich in der Bandscheibe durch die Schwerkraft direkt in sich zusammenfällt. Das resultierende Objekt ist ein vollständig geformter Exoplanet ohne felsigen Kern, da die Gase mehr von ihrer Wärme speichern.

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Exoplaneten, die einen Kaltstart oder einen Heißstart erfahren, müssen unterschiedlich schnell abkühlen, was zu unterschiedlichen Eigenschaften führt, die wir beobachten können sollten.

Die Forscher sagen, dass die Eigenschaften von HD-114082b nicht zum Hot-Start-Modell passen. Ihre Größe und Masse stimmen eher mit der primären Akkretion überein. Aber selbst dann ist es immer noch ziemlich massiv für seine Größe. Entweder enthält es einen ungewöhnlichen Kern oder es passiert etwas anderes.

„Es ist zu früh, die Idee eines heißen Starts aufzugeben“ sagt Lönnhardt. „Wir können nur sagen, dass wir die Entstehung der Riesenplaneten immer noch nicht sehr gut verstehen.“

Die Exoplaneten sind einer von drei Planeten, von denen wir wissen, dass sie jünger als 30 Millionen Jahre sind und für die Astronomen Radius- und Massenmessungen erhalten haben. Bisher scheinen alle drei mit dem Platteninstabilitätsmodell nicht kompatibel zu sein.

Drei ist eindeutig eine sehr kleine Stichprobengröße, aber drei für drei zeigt an, dass die primäre Akkumulation wahrscheinlich die häufigere der beiden ist.

„Obwohl mehr solcher Planeten benötigt werden, um diesen Trend zu bestätigen, glauben wir, dass Theoretiker damit beginnen sollten, ihre Berechnungen zu überdenken.“ Sagt Zakhozai.

„Es ist spannend, wie unsere Beobachtungsergebnisse in die Theorie der Planetenentstehung einfließen. Sie tragen dazu bei, unser Wissen darüber zu verbessern, wie diese Riesenplaneten wachsen, und zeigen uns, wo die Lücken in unserem Verständnis liegen.“

Forschung veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik.