Korrelation zwischen den schweren Elementen in Transitplaneten und der Metallizität ihrer Eltern. Bildnachweis: A & A. klicken um zu vergrößern
Von den 188 entdeckten extrasolaren Planeten sind 10 Transite; wir sehen sie, weil sie ihren Elternstern verdunkeln, wenn sie vorne vorbeikommen. Dies gibt Astronomen die Möglichkeit, die tatsächliche Zusammensetzung dieser Planeten zu untersuchen. Europäische Astronomen haben entdeckt, dass der Metallgehalt dieser „heißen Jupiter“ von der Metallmenge in ihrem Mutterstern abhängt, die die Größe ihrer Kerne verändert.
Ein Team europäischer Astronomen unter der Leitung von T. Guillot (CNRS, Observatoire de la Côte d'Azur, Frankreich) wird eine neue Studie zur Physik von Pegasiden (auch als heiße Jupiter bekannt) in Astronomie und Astrophysik veröffentlichen. Sie fanden heraus, dass die Menge an schweren Elementen in Pegasiden mit der Metallizität ihrer Elternsterne korreliert. Dies ist ein erster Schritt zum Verständnis der physikalischen Natur der extrasolaren Planeten.
Bisher haben Astronomen 188 extrasolare Planeten entdeckt, von denen 10 als "Transitplaneten" bekannt sind. Diese Planeten bewegen sich auf jeder Umlaufbahn zwischen ihrem Stern und uns. Angesichts der derzeitigen technischen Einschränkungen sind die einzigen Transitplaneten, die entdeckt werden können, Riesenplaneten, die in der Nähe ihres Muttersterns umkreisen und als „heiße Jupiter“ oder Pegasiden bekannt sind. Die zehn bisher bekannten Transitplaneten haben Massen zwischen 110 und 430 Erdmassen (zum Vergleich ist Jupiter mit 318 Erdmassen der massereichste Planet in unserem Sonnensystem).
Obwohl selten, sind Transitplaneten der Schlüssel zum Verständnis der Planetenbildung, da sie die einzigen sind, für die sowohl die Masse als auch der Radius bestimmt werden können. Im Prinzip kann die erhaltene mittlere Dichte ihre globale Zusammensetzung einschränken. Die Übersetzung einer mittleren Dichte in eine globale Zusammensetzung erfordert jedoch genaue Modelle der inneren Struktur und Entwicklung von Planeten. Die Situation wird durch unser relativ schlechtes Wissen über das Verhalten von Materie bei hohen Drücken erschwert (der Druck im Inneren von Riesenplaneten beträgt mehr als das Millionenfache des atmosphärischen Drucks auf der Erde). Von den neun bis April 2006 bekannten Transitplaneten konnte nur der am wenigsten massive seine globale Zusammensetzung zufriedenstellend bestimmen. Es wurde gezeigt, dass es einen massiven Kern aus schweren Elementen besitzt, etwa die 70-fache Masse der Erde, mit einer Hülle aus Wasserstoff und Helium mit einer Erdmasse von 40. Von den verbleibenden acht Planeten bestand sechs hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, wie Jupiter und Saturn, aber ihre Kernmasse konnte nicht bestimmt werden. Die letzten beiden waren zu groß, um durch einfache Modelle erklärt zu werden.
Tristan Guillot und sein Team betrachteten sie zum ersten Mal als Ensemble und berücksichtigten die ungewöhnlich großen Planeten. Sie stellten fest, dass die neun Transitplaneten homogene Eigenschaften haben, mit einer Kernmasse von 0 (kein Kern oder ein kleiner) bis hinauf bis zum 100-fachen der Masse der Erde und einer umgebenden Hülle aus Wasserstoff und Helium. Einige der Pegasiden sollten daher größere Mengen schwerer Elemente als erwartet enthalten. Beim Vergleich der Masse schwerer Elemente in den Pegasiden mit der Metallizität der Elternsterne stellten sie auch eine Korrelation mit Planeten fest, die um Sterne geboren wurden, die so metallreich sind wie unsere Sonne und kleine Kerne haben, während Planeten Sterne umkreisen die zwei- bis dreimal mehr Metalle enthalten, haben viel größere Kerne. Ihre Ergebnisse werden in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
Planetenbildungsmodelle konnten die großen Mengen schwerer Elemente, die auf vielen Planeten auf diese Weise gefunden wurden, nicht vorhersagen. Diese Ergebnisse implizieren daher, dass sie überarbeitet werden müssen. Die Korrelation zwischen Stern- und Planetenzusammensetzung muss durch weitere Entdeckungen von Transitplaneten bestätigt werden. Diese Arbeit ist jedoch ein erster Schritt zur Untersuchung der physikalischen Natur extrasolarer Planeten und ihrer Bildung. Es würde erklären, warum Transitplaneten von Anfang an so schwer zu finden sind. Da die meisten Pegasiden relativ große Kerne haben, sind sie kleiner als erwartet und auf dem Transportweg vor ihren Sternen schwieriger zu erkennen. In jedem Fall ist dies sehr vielversprechend für den Start der CNES-Weltraummission COROT im Oktober, die Dutzende von Transitplaneten entdecken und charakterisieren soll, einschließlich kleinerer Planeten und Planeten, die zu weit von ihrem Stern entfernt umkreisen, um vom Boden aus entdeckt zu werden .
Was ist mit dem zehnten Transitplaneten? XO-1b wurde erst kürzlich angekündigt und es handelt sich auch um einen ungewöhnlich großen Planeten, der einen Stern der Sonnenmetallizität umkreist. Modelle implizieren, dass es einen sehr kleinen Kern hat, so dass diese neue Entdeckung die vorgeschlagene Korrelation zwischen Stern und Planetarmetallizität verstärkt.
Ursprüngliche Quelle: NASA Astrobiology
