Viele bekannte Exoplaneten umkreisen ihren Zentralstern in geringer Entfernung, innerhalb einem Zehntel einer Astronomischen Einheit (eine Astronomische Einheit ist die durchschnittliche Distanz zwischen Sonne und Erde). Weil ihre Umlaufperioden deshalb sehr kurz sind und ihre gravitativen Einflüsse auf das Wackeln des Zentralsterns vergleichsweise groß ausfallen, können sie leicht durch die Transit- und Geschwindigkeitsmethoden nachgewiesen werden.
Was Astronomen noch nicht wissen ist, ob diese Planeten in der Nähe ihrer aktuellen Positionen aus ursprünglicher protostellarer Materie nahe ihrer Zentralsterne entstanden, oder ob sie sich stattdessen in Entfernungen größer als eine Astronomische Einheit bildeten und dann nach innen wanderten.
Es gibt stichhaltige Hinweise für die Effektivität der Migration anhand Computersimulationen und beobachteter planetarer Eigenschaften. Aber es gibt drei mögliche physikalische Mechanismen für die Migration und falls die Planeten nach innen migrierten, ist nicht bekannt, welcher davon dafür verantwortlich war. Bei allen Mechanismen geht es um planetare Wechselwirkungen: mit der protoplanetarischen Scheibe, mit einem stellaren Begleiter (etwa einem Doppelstern) oder zwischen mehreren Planeten untereinander.
Jeder Mechanismus verlangt seine eigenen Voraussetzungen mit verschiedenen Zeitskalen, die einen möglichen Weg eröffnen, um sie zu unterscheiden. Simulationen zeigen beispielsweise, dass Migrationen aufgrund von Wechselwirkungen mit einem anderen Himmelskörper normalerweise viel länger brauchen als durch die Interaktion mit einer protoplanetaren Scheibe. Daher hätten nahe Supererden oder jupitergroße Planeten um Sterne, die jünger als hundert Millionen Jahre sind, nicht genug Zeit gehabt, um durch einen langsamen Prozess wie die Planet-Planet-Interaktion oder die Planet-Stern-Interaktion nach innen zu wandern.
Die Astronomen Elisabeth Newton, Jonathan Irwin, David Charbonneau und Andrew Vanderburg vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und ihre Kollegen haben den Exoplaneten K2-33b untersucht. Er ist massereicher als Neptun, ein sogenannter Superneptun, mit einem Radius von 5,04 Erdradien, der alle 5,425 Tage einen jungen, nur elf Millionen Jahre alten Stern umkreist. Das Team zog viele alternative Erklärungen für die Lichtveränderungen in Betracht (zum Beispiel Sternflecken), bevor es zu dem Schluss gelangte, dass der Planet real ist. (Anm. d. Red.: Der Stern K2-33 liegt rund 472 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Skorpion.)
Weil der Stern so jung ist, schlussfolgerten sie auch, dass nahe Exoplaneten an Ort und Stelle entstehen können. Anderenfalls müssten sie in der Lage sein, innerhalb kurzer Zeitspannen zu migrieren – eine Möglichkeit mit Planet-Scheiben-Interaktionen, aber nicht mit den beiden anderen Mechanismen. Eine präzise Interpretation der Transitdaten erforderte außerdem, die Masse und den Radius des Sterns zu kennen. Die Astronomen maßen sie sorgfältig und das neue Ergebnis ist damit eine der genauesten Bestimmungen der Masse (16 % Toleranz) und des Radius (7 % Toleranz) eines jungen Sterns.
Abhandlung: “Zodiacal Exoplanets in the (ZEIT). III. A Short-Period Planet Orbiting a Pre-Main-Sequence Star in the Upper Scorpius OB Association” von Andrew W. Mann, Elisabeth R. Newton, Aaron C. Rizzuto, Jonathan Irwin, Gregory A. Feiden, Eric Gaidos, Gregory N. Mace, Adam L. Kraus, David J. James, Megan Ansdell, David Charbonneau, Kevin R. Covey, Michael J. Ireland, Daniel T. Jaffe, Marshall C. Johnson, Benjamin Kidder und Andrew Vanderburg, AJ 152, 61, 2016.
Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/su201635
(THK)
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