Stellen Sie sich vor, der Neptun wäre nur eine Million Meilen von der Erde entfernt. Ein neu gefundenes Planetenduo, das einen sonnenähnlichen Stern umkreist, kommt in extrem enger Nähe zusammen, und seltsamerweise sind die beiden Planeten so gegensätzlich wie möglich: Einer ist ein felsiger Planet, der 1,5-mal so groß wie die Erde ist und 4,5-mal so viel wiegt und der andere ist ein gasförmiger Planet, der 3,7-mal so groß wie die Erde ist und 8-mal so groß wie die Erde ist.
"Sie sind von allen Planetensystemen, die wir gefunden haben, am nächsten beieinander", sagte Eric Agol von der University of Washington, Co-Autor eines neuen Papiers, in dem die Entdeckung dieses interessanten Sternensystems durch das Kepler-Raumschiff beschrieben wird. "Der größere Planet schiebt den kleineren Planeten mehr herum, so dass der kleinere Planet schwerer zu finden war."
Der als Kepler-36 bekannte Stern ist mehrere Milliarden Jahre älter als unsere Sonne und hat derzeit nur zwei Planeten.
Die innere felsige Welt Kepler-36b umkreist etwa alle 14 Tage in einer durchschnittlichen Entfernung von weniger als 11 Millionen Meilen, während der äußere Gas-Planet „heißer Neptun“ alle 16 Tage einmal in einer Entfernung von 12 Millionen Meilen umkreist.
Die beiden Planeten erfahren durchschnittlich alle 97 Tage eine Konjunktion. Zu diesem Zeitpunkt sind sie durch weniger als 5 Erd-Mond-Abstände voneinander getrennt. Da Kepler-36c viel größer als der Mond ist, bietet es einen spektakulären Blick auf den Himmel seines Nachbarn. Und das Wissenschaftsteam stellte fest, dass der kleinere Kepler-36b von Kepler-36c aus ungefähr so groß wie der Mond erscheinen würde.
Aber das Timing ihrer Umlaufbahnen bedeutet, dass sie niemals kollidieren werden, sagte Agol. Enge Begegnungen dieser Art würden jedoch enorme Gravitationsfluten verursachen, die beide Planeten quetschen und dehnen.
Der größere Planet wurde ursprünglich in Daten des Kepler-Raumfahrzeugs der NASA entdeckt, das ein Photometer verwendet, um Licht von entfernten Himmelsobjekten zu messen und einen Planeten zu erkennen, wenn er das von seinem Mutterstern kommende Licht durchläuft oder vor ihm durchläuft und es kurzzeitig reduziert .
Das Team wollte versuchen, einen zweiten Planeten in einem System zu finden, in dem bereits bekannt war, dass es einen Planeten gibt. Agol schlug vor, einen Algorithmus namens quasi-periodische Impulserkennung anzuwenden, um Daten von Kepler zu untersuchen.
Die Daten zeigten eine leichte Verdunkelung des Lichts von Kepler-36a alle 16 Tage, die Zeit, die der größere Kepler-36c benötigt, um seinen Stern zu umkreisen. Kepler-36b umkreist den Stern sieben Mal für jeweils sechs Umlaufbahnen von 36c, wurde jedoch aufgrund seiner geringen Größe und der Gravitationsbewegung seines Orbitalbegleiters zunächst nicht entdeckt. Als der Algorithmus jedoch auf die Daten angewendet wurde, war das Signal unverkennbar.
"Wenn Sie sich das Laufzeitmuster für den großen Planeten und das Laufzeitmuster für den kleineren Planeten ansehen, sind sie Spiegelbilder voneinander", sagte Agol.
Die Tatsache, dass die beiden Planeten so nahe beieinander liegen und spezifische Orbitalmuster aufweisen, ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Eigenschaften jedes Planeten auf der Grundlage ihrer Gravitationseffekte aufeinander und der daraus resultierenden Variationen der Umlaufbahnen ziemlich genau abzuschätzen. Bis heute ist dies das am besten charakterisierte System mit kleinen Planeten, sagten die Forscher.
Nach ihren Berechnungen besteht das kleinere Planet aus 30 Prozent Eisen, weniger als 1 Prozent atmosphärischem Wasserstoff und Helium und wahrscheinlich nicht mehr als 15 Prozent Wasser. Der größere Planet hingegen hat wahrscheinlich einen felsigen Kern, der von einer beträchtlichen Menge atmosphärischen Wasserstoffs und Heliums umgeben ist.
Die Dichte der Planeten unterscheidet sich um den Faktor acht, ihre Umlaufbahnen jedoch nur um 10 Prozent. Die großen Unterschiede in der Zusammensetzung und die Nähe der beiden sind ein ziemlicher Kratzer, da aktuelle Modelle der Planetenbildung dies nicht wirklich vorhersagen. Aber das Team fragt sich, ob es mehr Systeme wie dieses gibt.
"Wir haben diesen auf einen ersten Blick gefunden", sagte Co-Autor Josh Carter, Hubble Fellow am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). "Wir durchsuchen jetzt die Kepler-Daten, um mehr zu finden."
Bildunterschrift: Dieses von Eric Agol von der UW adaptierte Bild zeigt die Ansicht, die man von einem aufsteigenden Kepler-36c (dargestellt durch ein NASA-Bild von Neptun) haben könnte, wenn Seattle (gezeigt in einem Skyline-Foto von Frank Melchior, frankacaba.com) platziert würde auf der Oberfläche von Kepler-36b.
Zweite Bildunterschrift: In der Konzeption dieses Künstlers taucht ein „heißer Neptun“ namens Kepler-36c am Himmel seines Nachbarn auf, der felsigen Welt Kepler-36b. Die beiden Planeten haben wiederholte Begegnungen wiederholt und erleben durchschnittlich alle 97 Tage eine Konjunktion. Solche engen Ansätze führen zu enormen Gravitationsfluten, die beide Planeten quetschen und dehnen, was den aktiven Vulkanismus auf Kepler-36b fördern kann.
Bildnachweis: David A. Aguilar (CfA)
Quellen: CfA, University of Washington
