Astronomen, die einen 245 Lichtjahre von der Erde entfernten Planeten untersuchen, glauben, dass sie möglicherweise das fehlende Teil in einem seit langem bestehenden Rätsel um die Entstehung anderer Welten gefunden haben.
Typischerweise fallen Exoplaneten aufgrund ihrer Größe in eine von zwei Kategorien. „Supererden“ sind typischerweise nicht größer als etwa das 1,5-fache unseres Planeten. Sogenannte „Mini-Neptune“ hingegen haben einen Radius, der zwei- bis viermal so groß ist wie der der Erde.
Zwischen diesen beiden liegt das, was Experten als „Radiustal“ bezeichnen, wobei Planeten, die zwischen dem 1,5- und zweifachen der Größe der Erde liegen, offenbar Mangelware sind.
Mithilfe von Daten des Transiting Exoplanets Survey Satellite (TESS) der NASA hat ein internationales Forscherteam jedoch einen neuen Planeten – TOI-733b – in dieser Lücke entdeckt.
TESS verwendet die „Transitmethode“ und erkennt die Anwesenheit entfernter Planeten daran, wie das Licht ihres Muttersterns schwächer wird, wenn der Planet zwischen dem Stern und uns vorbeizieht.
TOI-733b hat einen Radius, der fast doppelt so groß ist wie der der Erde, und liegt in der Nähe seines Sterns. Für eine einzige Umlaufbahn um seinen Mutterstern benötigt er nur 4,9 Tage.
Die Untersuchung der neu identifizierten Welt wurde von der Astronomin Dr. Iskra Georgieva von der Chalmers University of Technology in Göteborg, Schweden, und ihren Kollegen durchgeführt.
Georgieva sagte: „TOI-733b ist der interessanteste Exoplanet, den ich untersucht habe, da es sich um einen Planeten im Radiustal handelt, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist.“ Das ist selten!
„Es gibt verschiedene Theorien darüber, wie diese Planeten entstehen und sich entwickeln.“
Basierend auf ihren Messungen und Modellen von TOI-733b glauben die Forscher, dass die Welt ursprünglich wahrscheinlich eine Atmosphäre aus leichten Elementen wie Wasserstoff und Helium hatte – diese ist jedoch inzwischen verloren gegangen.
Planeten können ihre Atmosphäre auf verschiedene Weise verlieren. Die häufigsten Mechanismen sind jedoch „Photoverdampfung“ und „kerngetriebener Massenverlust“.
Bei ersterem, und bei weitem schnellerem, geht es um die Strahlung eines nahegelegenen Sterns, der die Atmosphäre zu Beginn des Lebens des Sternensystems verbrennt, während bei letzterem die Verdunstung durch die Freisetzung geothermischer Wärme aus dem Planetenkern erfolgt.
Georgieva fügte hinzu: „Wir glauben, dass Planeten wie TOI-733b eine kritische Größe bei der Planetenentstehung darstellen.
„Planeten, die diese Größe erreichen, ziehen schnell dichte Atmosphären aus Wasserstoff- und Heliumgas an und steigen zu gasförmigen Planeten auf – wie Neptun.“
„Planeten, die kleiner als diese Grenze sind, können eine solche Atmosphäre nicht halten und bleiben daher hauptsächlich felsig, mit meist dünneren Hüllen.
„Und wenn sie sich in der Nähe ihres Sterns befinden, der wiederum die richtige Menge und Art von Strahlung aussendet, könnte der Stern die Atmosphären der Planeten zerstören. Dies scheint bei TOI-733b der Fall zu sein.“
Wie genau Planeten ihre Atmosphäre verlieren, ist ein zentrales Rätsel in unserem Verständnis der Planetenentwicklung – eines, bei dem TOI-733b helfen könnte, Licht ins Dunkel zu bringen.
Georgieva fügte hinzu: „Verlieren diese Planeten ihre Atmosphäre auf eine der oben beschriebenen Arten?“ Können beide Prozesse auftreten oder ist einer dominanter? Wie oft enden Planeten dieser Größe wie TOI-733b? Es gibt noch viele Fragen zu beantworten!“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
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