Die Untersuchung von außersolaren Planeten hat einige fantastische und faszinierende Dinge enthüllt. Zum Beispiel waren von den Tausenden von Planeten, die bisher entdeckt wurden, viele viel größer als ihre Solar-Gegenstücke. Zum Beispiel hatten die meisten Gasriesen, die beobachtet wurden, wie sie eng um ihre Sterne kreisten (auch bekannt als „heiße Jupiter“), eine ähnliche Masse wie Jupiter oder Saturn, waren aber auch bedeutend größer.
Seit Astronomen vor sieben Jahren die Größe eines extra-solaren Gasriesen zum ersten Mal einschränkten, hat das Rätsel, warum diese Planeten so massiv sind, Bestand. Dank der jüngsten Entdeckung von Zwillingsplaneten im K2-132- und K2-97-System - erstellt von einem Team des Instituts für Astronomie der Universität von Hawaii unter Verwendung von Daten aus dem Kepler Mission - Wissenschaftler glauben, dass wir der Antwort näher kommen.
Die Studie, die die Entdeckung detailliert beschreibt - „Doppel sehen mit K2: Testen der Re-Inflation mit zwei bemerkenswert ähnlichen Planeten um Red Giant Branch Stars “- erschien kürzlich in Das astrophysikalische Journal. Das Team wurde von Samuel K. Grunblatt, einem Doktoranden an der Universität von Hawaii, geleitet und bestand aus Mitgliedern des Sydney Institute for Astronomy (SIfA), Caltech, des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik (CfA) und des Goddard Space Flight Center der NASA , das SETI-Institut und mehrere Universitäten und Forschungsinstitute.
Aufgrund der „heißen“ Natur dieser Planeten wird angenommen, dass ihre ungewöhnlichen Größen mit der Wärme zusammenhängen, die in ihre Atmosphäre hinein und aus ihr heraus fließt. Es wurden verschiedene Theorien entwickelt, um diesen Prozess zu erklären, aber es waren keine Mittel verfügbar, um sie zu testen. Wie Grunblatt erklärte: "Da wir nicht Millionen von Jahren Zeit haben, um zu sehen, wie sich ein bestimmtes Planetensystem entwickelt, war es schwierig, Theorien zur Planeteninflation zu beweisen oder zu widerlegen."
Um dies zu beheben, durchsuchten Grunblatt und seine Kollegen die von den NASAs gesammelten Daten Kepler Mission (speziell von seiner K2 Mission) nach „Hot Jupiters“ zu suchen, die rote Riesensterne umkreisen. Dies sind Sterne, die die Hauptsequenz ihrer Lebensdauer verlassen haben und in die Phase des Red Giant Branch (RGB) eingetreten sind, die durch massive Expansion und einen Rückgang der Oberflächentemperatur gekennzeichnet ist.
Infolgedessen können rote Riesen Planeten überholen, die eng um sie herum kreisen, während Planeten, die einmal entfernt waren, beginnen, eng zu umkreisen. In Übereinstimmung mit einer Theorie von Eric Lopez, einem Mitglied der NASA-Direktion für Wissenschaft und Erforschung der Goddard, sagte der heiße Jupiter, dass rote Riesen im Orbit aufgeblasen werden sollten, wenn die direkte Energieabgabe ihres Wirtssterns der dominierende Prozess ist, der Planeten aufbläst.
Bisher wurden bei ihrer Suche zwei Planeten gefunden - K2-132b und K2-97b -, die hinsichtlich ihrer Umlaufzeiten (9 Tage), Radien und Massen nahezu identisch waren. Basierend auf ihren Beobachtungen konnte das Team die Radien beider Planeten genau berechnen und feststellen, dass sie 30% größer als Jupiter waren. Follow-up-Beobachtungen von der W.M. Das Keck-Observatorium in Maunakea, Hawaii, zeigte auch, dass die Planeten nur halb so massereich waren wie Jupiter.
Das Team verwendete dann Modelle, um die Entwicklung der Planeten und ihrer Sterne im Laufe der Zeit zu verfolgen, wodurch sie berechnen konnten, wie viel Wärme die Planeten von ihren Sternen absorbierten. Während diese Wärme von ihren äußeren Schichten auf ihre tiefen Innenräume übertragen wurde, nahmen die Planeten an Größe zu und an Dichte ab. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Planeten wahrscheinlich die erhöhte Strahlung zum Aufblasen benötigten, die Menge, die sie erhielten, jedoch geringer war als erwartet.
Während der Umfang der Studie begrenzt ist, stimmen die Studie von Grunblatt und seinem Team mit der Theorie überein, dass riesige Gasriesen durch die Hitze ihrer Wirtssterne aufgeblasen werden. Es wird durch andere Beweise gestützt, die darauf hindeuten, dass Sternstrahlung alles ist, was ein Gasriese braucht, um seine Größe und Dichte dramatisch zu verändern. Dies ist sicherlich von Bedeutung, da unsere eigene Sonne eines Tages ihre Hauptsequenz verlassen wird, was sich drastisch auf unser Planetensystem auswirken wird.
Das Studium entfernter roter Riesensterne und das, was ihre Planeten durchmachen, wird den Astronomen helfen, vorherzusagen, was unser Sonnensystem in einigen Milliarden Jahren erleben wird. Wie Grunblatt in einer IfA-Presseerklärung erklärte:
„Zu untersuchen, wie sich die Sternentwicklung auf Planeten auswirkt, ist eine neue Grenze, sowohl in anderen als auch in unseren Sonnensystemen. Mit einer besseren Vorstellung davon, wie Planeten auf diese Veränderungen reagieren, können wir bestimmen, wie sich die Entwicklung der Sonne auf die Atmosphäre, die Ozeane und das Leben hier auf der Erde auswirkt. “
Es ist zu hoffen, dass zukünftige Umfragen, die sich der Untersuchung von Gasriesen um rote Riesensterne widmen, dazu beitragen werden, die Debatte zwischen konkurrierenden Planeteninflationstheorien beizulegen. Für ihre Bemühungen erhielten Grunblatt und sein Team kürzlich Zeit mit dem Spitzer-Weltraumteleskop der NASA, mit dem sie weitere Beobachtungen von K2-132 und K2-97 sowie ihrer jeweiligen Gasriesen durchführen wollen.
Die Suche nach Planeten um rote Riesensterne wird voraussichtlich in den kommenden Jahren mit dem Einsatz des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA und des James Webb Space Telescope (JWST) intensiviert. Diese Missionen werden 2018 bzw. 2019 gestartet, während die K2-Mission voraussichtlich mindestens ein weiteres Jahr dauern wird.
