Wissenschaftler vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) haben erstmals die Bahnneigung eines Exoplaneten gemessen, der jünger als 45 Millionen Jahre ist. Während sie DS Tuc Ab beobachteten, entwickelten die Forscher neue Modellierungstechniken, um die Achsneigung des Sterns zu messen und Informationen über den Planeten zu sammeln. DS Tuc Ab ist ein kürzlich entdeckter, junger neptungroßer Planet mit einer Umlaufzeit von acht Tagen.
“Die Entdeckung von DS Tuc Ab im Jahr 2019 gab uns eine einmalige Gelegenheit, Messungen eines Planeten um einen sehr jungen Stern kurz nach der Entstehung des Planeten durchzuführen”, sagte George Zhou, ein Astronom am CfA. “Dieser Planet ist erst 40 Millionen Jahre alt. Zum Vergleich: Unser Sonnensystem ist etwa fünf Milliarden Jahre alt. Wir hatten bislang noch keinen so jungen Planeten, den wir auf diese Weise untersuchen konnten.”
Nach ein paar Milliarden Jahren verändern sich Planeten, was es für Wissenschaftler schwieriger macht, Fragen über die Entstehung, die Entwicklung und das Altern von Planeten zu beantworten. “Zwischen der Entstehung eines Planeten und unseren Beobachtungen können viele Dinge passieren. Der Großteil der von uns gefundenen Planeten ist bereits alt und wir wissen nicht, wie sie aussahen, als sie jung waren”, sagte Zhou. “Wir haben bereits gelernt, dass DS Tuc Ab im Gegensatz zu anderen Planeten nicht in sein Planetensystem hineinkatapultiert wurde und uns helfen könnte, andere schon bekannte Planeten besser zu verstehen.”
Laut Zhou war die Oberfläche des Zentralstern DS Tuc A bis zu 40 Prozent von Sternflecken bedeckt, was die Beobachtung und Analyse des jungen Planeten erschwerte. “Junge Sterne verhalten sich chaotisch und dies ist ein wirklich junger Stern”, sagte Zhou. “Er ist sehr aktiv, und die Sternflecken machten es anfangs schwer, genaue Messdaten zu erheben, weil der Planet von unserer Perspektive aus betrachtet vor dem Stern vorbeizieht.”
Um diese Herausforderungen anzugehen und den Planeten und das Sternsystem zu charakterisieren, entwickelten Wissenschaftler eine neue Technik zur gleichzeitigen Modellierung der vielen unterschiedlichen Faktoren, die daran beteiligt sind. Das erlaubte ihnen, den jungen Planeten auf seiner Umlaufbahn besser zu verfolgen.
“Wir mussten die Anzahl, Größe und Farbe der dort vorhandenen Sternflecken ableiten. Jedes Mal, nachdem wir einen Sternfleck hinzugefügt hatten, mussten wir die Übereinstimmung mit den bereits bekannten Informationen über den Planeten überprüfen”, sagte David Latham vom CfA. “Wenn TESS mehr junge Sterne wie DS Tuc A findet, wo ein vorbeiziehender Planet durch Variationen aufgrund von Sternflecken maskiert wird, wird diese neue Technik zur Messung des Signals von einem Planeten zu besseren Erkenntnissen über die frühe Entwicklungsgeschichte der Planeten in ihrer Jungend führen.”
DS Tuc Ab wurde von Wissenschaftlern des Dartmouth College, des CfA und des MIT entdeckt, wobei sie Daten der TESS-Mission aus dem Jahr 2019 verwendeten. “Wir waren aufgeregt, als wir das Signal dieses Planeten erstmals sahen”, sagte Dr. Elisabeth Newton, Assistenzprofessorin vom Dartmouth College. “Der Stern ist hell und jung, und wir wussten, dass er spannende Möglichkeiten für tiefere Untersuchungen wie diese eröffnen würde.” Forscher vom INAF, dem National Institute for Astrophysics in Italien, veröffentlichten im selben Jahr ebenfalls eine Abhandlung über die Entdeckung.
Zhou und Wissenschaftler des CfA begannen im August 2019 mit den Beobachtungen des Planeten, wofür sie den Planet Finder Spectrograph des Magellan Telescope in Chile nutzten. Die Ergebnisse der Studie werden in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Eine begleitende Studie von Benjamin Montet (University of New South Wales) und Kollegen wird im Astronomical Journal veröffentlicht.
(THK)
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