TESS der NASA entdeckt stellare Geschwister, die „Teenager“ -Exoplaneten beherbergen

Dank der Daten des NASA-Satelliten Transiting Exoplanet Survey (TESS) hat eine internationale Zusammenarbeit von Astronomen vier Exoplaneten identifiziert, Welten außerhalb unseres Sonnensystems, die ein Paar verwandter junger Sterne namens TOI 2076 und TOI 1807 umkreisen.

Diese Welten können Wissenschaftlern einen Einblick in ein wenig verstandenes Stadium der planetaren Evolution geben.

„Die Planeten in beiden Systemen befinden sich in der Übergangs- oder Jugendphase ihres Lebenszyklus“, sagte Christina Hedges, Astronomin am Bay Area Environmental Research Institute in Moffett Field und am Ames Research Center der NASA im Silicon Valley, beide in Kalifornien. „Sie sind keine Neugeborenen, aber sie sind auch nicht sesshaft. In dieser Jugend mehr über Planeten zu lernen, wird uns schließlich helfen, alte Planeten in anderen Systemen zu verstehen.“

Ein Papier, das die Ergebnisse beschreibt, unter der Leitung von Hedges, wurde in . veröffentlicht Astronomisches Journal.

Die mehr als 130 Lichtjahre entfernten stellaren Geschwister beherbergen zwei jugendliche Planetensysteme. Sehen Sie sich an, wie der Transiting Exoplanet Survey Satellite der NASA diese jungen Welten entdeckt hat und was er uns über die Entwicklung von Planetensystemen überall, einschließlich unseres eigenen, sagen könnte. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA / Chris Smith (KBRwyle)

TOI 2076 und TOI 1807 sind mehr als 130 Lichtjahre entfernt mit einem Abstand von etwa 30 Lichtjahren, was die Sterne in den nördlichen Sternbildern Boötes bzw. Canes Venatici platziert. Beide sind Sterne vom K-Typ, und Zwergsterne sind oranger als unsere Sonne und etwa 200 Millionen Jahre alt oder weniger als 5% des Alters der Sonne. Im Jahr 2017 zeigten Wissenschaftler mit Daten des Satelliten Gaia der Europäischen Weltraumorganisation ESA, dass Sterne in die gleiche Richtung durch den Weltraum wandern.

Astronomen glauben, dass die Sterne zu weit voneinander entfernt sind, um sich gegenseitig zu umkreisen, aber ihre gemeinsame Bewegung deutet darauf hin, dass sie miteinander verwandt sind und aus derselben Gaswolke stammen.

TOI 2076 und TOI 1807 erleben Sterneruptionen, die energiereicher sind und häufiger auftreten als die von unserer Sonne erzeugten.

„Sterne produzieren vielleicht zehnmal mehr UV-Licht als wenn sie das Alter der Sonne erreichen“, sagt Co-Autor George Zhou, Astrophysiker an der University of Southern Queensland in Australien. „Da die Sonne möglicherweise gleichzeitig gleichermaßen aktiv ist, könnten uns diese beiden Systeme einen Einblick in die frühen Zustände des Sonnensystems geben.“

TESS überwacht etwa einen Monat lang große Himmelsstreifen. Dieser lange Blick auf den Satelliten ermöglicht es ihm, Exoplaneten zu finden, indem er die kleinen Einbrüche in der stellaren Helligkeit misst, die durch einen Planeten verursacht werden, der vor seinem Stern vorbeizieht oder diesen durchquert.

TOI 1807 b ist doppelt so groß wie die Erde und umkreist einen kleinen Zwerg, wie in dieser Abbildung gezeigt. Es absolviert alle 13 Stunden eine Umlaufbahn. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA / Chris Smith (KBRwyle)

Alex Hughes machte Astronomen zunächst auf TOI 2076 aufmerksam, nachdem er während seiner Arbeit an einem Universitätsprojekt an der Loughborough University in England einen Transit in TESS-Daten entdeckt hatte, und hat seitdem einen BA in Physik abgeschlossen. Das Team von Hedges entdeckte schließlich drei kleine Neptune, Welten zwischen den Durchmessern von Erde und Neptun, die den Stern umkreisen. Der innere Planet TOI 2076 b ist etwa dreimal so groß wie die Erde und umkreist seinen Stern alle 10 Tage. Die Außenwelten TOI 2076 c und d sind beide etwas mehr als viermal größer als die Erde, mit Umlaufbahnen von mehr als 17 Tagen.

TOI 1807 beherbergt nur einen bekannten Planeten, TOI 1807 b, der doppelt so groß wie die Erde ist und den Stern in nur 13 Stunden umkreist. Exoplaneten mit kurzen Umlaufbahnen sind selten. TOI 1807 b ist das kleinste bisher entdeckte Exemplar eines dieser sogenannten sehr kurzperiodischen Planeten.

Wissenschaftler arbeiten derzeit daran, die Massen der Planeten zu messen, aber Störungen durch junge, hochenergetische Sterne könnten dies erschweren.

Nach theoretischen Modellen hatten Planeten zunächst dicke Atmosphären, die von ihrer Entstehung in Gas- und Staubscheiben um junge Sterne übrig geblieben waren. In einigen Fällen verlieren Planeten aufgrund der Sternstrahlung ihre ursprüngliche Atmosphäre und hinterlassen felsige Kerne. Einige dieser Welten entwickeln weiterhin sekundäre Atmosphären durch planetare Prozesse wie vulkanische Aktivität.

Das Alter der Systeme TOI 2076 und TOI 1807 lässt vermuten, dass sich ihre Planeten irgendwo in der Mitte dieser atmosphärischen Evolution befinden. TOI 2076 b erhält 400-mal mehr UV-Licht von seinem Stern als die Erde von der Sonne – und TOI 1807 b erhält etwa 22.000-mal mehr.

Wenn Wissenschaftler die Massen der Planeten erkennen können, könnten die Informationen ihnen dabei helfen, festzustellen, ob Missionen wie das Hubble der NASA und die kommenden James Webb-Weltraumteleskope die Atmosphären der Planeten untersuchen können – wenn sie welche haben.

Das Team interessiert sich besonders für TOI 1807 b, weil es ein extrem kurzer Planet ist. Theoretische Modelle legen nahe, dass es für Welten schwierig sein sollte, sich in der Nähe ihrer Sterne zu bilden, aber sie können sich weit entfernt bilden und dann nach innen wandern. Da es sich in nur 200 Millionen Jahren bilden und wandern musste, wird TOI 1807 b Wissenschaftlern helfen, die Lebenszyklen dieser Planetentypen besser zu verstehen. Wenn er keine sehr dichte Atmosphäre hat und seine Masse hauptsächlich aus Gestein besteht, könnte die Nähe eines Planeten zu seinem Stern bedeuten, dass seine Oberfläche mit Ozeanen oder Seen aus geschmolzener Lava bedeckt ist.

Co-Autor Trevor David, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Center for Computational Astrophysics in New York. „Wenn Sie sehen möchten, wie sich Planeten entwickeln, ist es am besten, mehrere Planeten unterschiedlichen Alters zu finden und dann zu fragen, wie sie sich unterscheiden. Die Entdeckung der Systeme TOI 2076 und TOI 1807 durch TESS verbessert unser Verständnis der jugendlichen Exoplanetenphase.“

Referenz: „TOI-2076 und TOI-1807: Zwei von TESS identifizierte Rising Planet Systems in the 50-Computer Range sind ideale Kandidaten für weitere Follow-up“ von Christina Hedges, Alex Hughes, George Zhou, Trevor J. David, Juliet Baker , Stephen Giacallon, Andrew Vanderberg, Joseph E. Rodriguez, Alison Perella, Christopher Wirth, Sean Atherton, Tara Fetherwolf, Karen A. Collins, Adrian M. Bryce Whelan, Megan Biddle, Samuel N. Quinn, Tianjun Jean, George R. Reker, David W. Latham, Roland K. Vandersbeck, Sarah Seager, Joshua N. Wayne, John M. Jenkins, John F. Kilkopf, Richard P. Schwartz, Courtney de Dressing, Erica G. Gonzalez, Ian J.M. Crossfield, Elizabeth C. Matthews, Eric LN Jensen, Elise Furlan, Crystal L. Gnilka, Steve B. Howell, Kathryn V. Lester, Nicholas J. Scott, Dax L. Feliz, Michael B. Lund, Robert J. Siverd, Daniel J. Stevens, Narita A. Fukui, F. Morgas, Enrique Bali, Phil J. Sutton, Kevan J. Stasson, Luke J. Puma, Michael Veese, Jesús Noel Felicinor, Elisa F. Quintana und Jeff Free C. Smith, 12. Juli 2021, hier verfügbar. Astronomisches Journal.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac06cd

TESS ist eine Astrophysik-Mission der NASA, die vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Massachusetts, geleitet und betrieben wird und vom Goddard Space Flight Center der NASA betrieben wird. Weitere Partner sind Northrop Grumman aus Falls Church, Virginia; Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley; Zentrum für Astrophysik | Harvard und Smithsonian in Cambridge, Massachusetts; Lincoln-Labor am Massachusetts Institute of Technology. und das Space Telescope Science Institute in Baltimore. An der Mission beteiligen sich mehr als ein Dutzend Universitäten, Forschungsinstitute und Observatorien aus der ganzen Welt.