Die Suche nach außersolaren Planeten hat einige sehr interessante Entdeckungen ergeben. Abgesehen von Planeten, die massivere Versionen ihrer Solar-Gegenstücke sind (auch bekannt als Super-Jupiter und Super-Erden), gab es viele Planeten, die die Grenze zwischen den Klassifikationen überschreiten. Und dann gab es Zeiten, in denen Follow-up-Beobachtungen zur Entdeckung mehrerer Planetensysteme geführt haben.
Dies war sicherlich der Fall, wenn es um K2-18 ging, ein rotes Zwergsternsystem, das sich im Sternbild Löwe etwa 111 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Mit dem hochgenauen Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) der ESO untersuchte kürzlich ein internationales Team von Astronomen einen zuvor entdeckten Exoplaneten in diesem System (K2-18b), als sie die Existenz eines zweiten Exoplaneten feststellten.
Die Studie, in der ihre Ergebnisse detailliert beschrieben werden - „Charakterisierung des multiplanetaren Systems K2-18 mit HARPS“ - soll in der Zeitschrift veröffentlicht werden Astronomie und Astrophysik. Die Forschung wurde vom kanadischen Naturwissenschafts- und Forschungsrat (NSERC) und dem Institut für Exoplanetenforschung - einem Konsortium aus Wissenschaftlern und Studenten der Universität von Montreal und der McGill University - unterstützt.
Unter der Leitung von Ryan Cloutier, Doktorand am Center for Planet Science der University of Toronto und am Institute for Research on Exoplanets (iREx) der University of Montréal, gehörten Mitglieder der University of Geneva, der University Grenoble Alpes und der University of Porto. Gemeinsam führte das Team eine Studie zu K2-18b durch, um diesen Exoplaneten zu charakterisieren und seine wahre Natur zu bestimmen.
Als K2-18b 2015 zum ersten Mal entdeckt wurde, wurde festgestellt, dass es in der bewohnbaren Zone des Sterns (auch bekannt als „Goldlöckchen-Zone“) umkreist. Das für die Entdeckung verantwortliche Team stellte außerdem fest, dass die Oberfläche von K2-18b aufgrund ihrer Entfernung von seinem Stern ähnliche Strahlungsmengen wie die Erde erhielt. Die ersten Schätzungen der Größe des Planeten ließen die Astronomen jedoch unsicher, ob der Planet eine Supererde oder ein Mini-Neptun war.
Aus diesem Grund versuchten Cloutier und sein Team, die Masse des Planeten zu charakterisieren, ein notwendiger Schritt zur Bestimmung seiner atmosphärischen Eigenschaften und seiner Massezusammensetzung. Zu diesem Zweck erhielten sie Radialgeschwindigkeitsmessungen von K2-18 unter Verwendung des HARPS-Spektrographen. Diese Messungen ermöglichten es ihnen, dem zuvor entdeckten Exoplaneten Massenbeschränkungen aufzuerlegen, enthüllten aber auch etwas Besonderes.
Wie Ryan Cloutier in einer UTSc-Pressemitteilung erklärte:
„Die Masse und Dichte von K2-18b messen zu können war enorm, aber einen neuen Exoplaneten zu entdecken war glücklich und ebenso aufregend… Wenn man die Masse und den Radius erhält, kann man die Schüttdichte des Planeten messen und das kann man sagen du, woraus der Großteil des Planeten besteht. “
Im Wesentlichen zeigten ihre Radialgeschwindigkeitsmessungen, dass K2-18b eine Masse von etwa 8,0 ± 1,9 Erdmassen und eine Schüttdichte von 3,3 ± 1,2 g / cm³ aufweist. Dies steht im Einklang mit einem terrestrischen (auch als felsig bezeichneten) Planeten mit einer signifikanten gasförmigen Hülle und einem Wassermassenanteil von höchstens 50%. Mit anderen Worten, es ist entweder eine Supererde mit einer kleinen Gasatmosphäre (wie Erden) oder eine „Wasserwelt“ mit einer dicken Eisschicht darüber.
Sie fanden auch Hinweise auf eine zweite „warme“ Supererde namens K2-18c mit einer Masse von 7,5 ± 1,3 Erdmassen, einer Umlaufzeit von 9 Tagen und einer etwa 2,4-mal kleineren Halb-Hauptachse als K2-18b. Nach erneuter Untersuchung der ursprünglichen Lichtkurven aus K2-18 kamen sie zu dem Schluss, dass K2-18c nicht erkannt wurde, da es eine Umlaufbahn hat, die nicht auf derselben Ebene liegt. Wie Cloutier die Entdeckung beschrieb:
„Als wir die Daten zum ersten Mal auf den Tisch geworfen haben, haben wir versucht herauszufinden, was es ist. Sie müssen sicherstellen, dass das Signal nicht nur Rauschen ist, und Sie müssen eine sorgfältige Analyse durchführen, um es zu überprüfen, aber zu sehen, dass das erste Signal ein guter Hinweis darauf war, dass es einen anderen Planeten gab… Es war kein Eureka-Moment, weil wir noch gehen mussten durch eine Checkliste der Dinge, die zu tun sind, um die Daten zu überprüfen. Nachdem alle Kästchen überprüft wurden, ist es darin versunken, wow, das ist tatsächlich ein Planet. “
Leider kreist der neu entdeckte K2-18c zu nahe an seinem Stern, als dass er sich in seiner bewohnbaren Zone befinden könnte. Die Wahrscheinlichkeit, dass K2-18b bewohnbar ist, bleibt jedoch wahrscheinlich, was von seiner Massezusammensetzung abhängt. Letztendlich wird dieses System von zusätzlichen Umfragen profitieren, an denen höchstwahrscheinlich das James Webb Space Telescope (JWST) der NASA beteiligt sein wird, dessen Start für 2019 geplant ist.
Diese Umfragen erwarten, die neuesten Rätsel um diesen Planeten zu lösen, sei es erdähnlich oder eine „Wasserwelt“. "Mit den aktuellen Daten können wir diese beiden Möglichkeiten nicht unterscheiden", sagte Cloutier. "Aber mit dem James Webb Space Telescope (JWST) können wir die Atmosphäre untersuchen und feststellen, ob es eine ausgedehnte Atmosphäre gibt oder ob es sich um einen mit Wasser bedeckten Planeten handelt."
Als René Doyon - der Hauptforscher für den Nahinfrarot-Imager und den spaltlosen Spektrographen (NIRISS), das Instrument der kanadischen Raumfahrtbehörde an Bord von JWST, und Mitautor des Papiers - erklärte:
"Die Verwendung dieses Teleskops ist sehr gefragt, daher muss man bei der Auswahl der zu betrachtenden Exoplaneten sorgfältig vorgehen. K2-18b ist jetzt eines der besten Ziele für atmosphärische Studien. Es steht ganz oben auf der Liste. "
Die Entdeckung dieser zweiten Supererde im K2-18-System ist ein weiterer Hinweis darauf, wie weit verbreitet Mehrplanetensysteme um M-Sterne (Roter Zwerg) sind. Die Nähe dieses Systems, das mindestens einen Planeten mit einer dichten Atmosphäre hat, macht es auch gut für Studien geeignet, die Astronomen mehr über die Natur von Exoplanetenatmosphären lehren.
Erwarten Sie in den kommenden Jahren mehr über diesen Stern und sein Planetensystem!
