Nicht alle Planetensysteme sind gleich. Draußen in der großen, weiten Galaxie wurden eine Reihe verschiedener Konfigurationen entdeckt, von denen sich einige stark von unserem Heimatsystem unterscheiden. Dazu gehören extrasolare Planeten oder Exoplaneten, die nicht einen, sondern zwei Sterne umkreisen, wie der fiktive Krieg der Sterne Welt von Tatooine.
Jetzt konnten Astronomen zum ersten Mal die winzige Gravitationskraft nachweisen, die ein solcher Exoplanet auf einen seiner Wirtssterne ausübt, und geben uns ein neues Werkzeug, um diese exotischen Welten zu untersuchen und zu erforschen.
Der Exoplanet selbst ist keine neue Entdeckung. Sein Name ist Kepler-16b, liegt 245 Lichtjahre entfernt und seine Entdeckung wurde 2011 bekannt gegeben.
Es wurde als der erste bestätigte, eindeutige Nachweis eines Exoplaneten gefeiert, der zwei Sterne in einer Umlaufbahn umkreist, die wir als zirkumbinäre Umlaufbahn bezeichnen. Daher haben sich Astronomen viel damit beschäftigt, und wir wissen viel darüber.
Dies macht es perfekt, um etwas Neues auszuprobieren – in der Astronomie ist die Verwendung eines gut charakterisierten und gut untersuchten Ziels eine gute Möglichkeit, um herauszufinden, ob Techniken funktionieren.
In diesem Fall wollte ein Team unter der Leitung des Astronomen Amaury Triaud von der Universität Birmingham im Vereinigten Königreich sehen, ob sie das Planetensystem durch das Wackeln eines seiner Sterne erkennen können, eine Technik, die als Radialgeschwindigkeit bekannt ist.
„Kepler-16b wurde erstmals vor 10 Jahren vom Kepler-Satelliten der NASA unter Verwendung der Transitmethode entdeckt“, erklärte der Astronom Alexandre Santerne von der Universität Marseille in Frankreich.
„Dieses System war die unerwartetste Entdeckung von Kepler. Wir entschieden uns, unser Teleskop zu drehen und Kepler-16 zu bergen, um die Gültigkeit unserer Radialgeschwindigkeitsmethoden zu demonstrieren.“
Wenn wir nach Exoplaneten suchen, gibt es eine Reihe verschiedener Methoden, aber zwei sind die beliebtesten. Die bei weitem produktivste Methode ist die so genannte Versandmethode. Ein weltraumgestütztes Teleskop starrt auf einen Fleck am Himmel und sucht nach sehr schwachen, regelmäßigen Einbrüchen im Sternenlicht, die darauf hindeuten, dass ein Exoplanet zwischen einem Stern und uns vorbeizieht.
Wie bereits erwähnt, ist die zweitfruchtbarste Methode die Radialgeschwindigkeitsmethode, und diese beruht auf der Gravitationskomplexität eines Planetensystems. Wie Sie sehen, sind Sterne keine festen, stationären Objekte, um die Exoplaneten herumwirbeln. Jeder Planet übt seinen eigenen Gravitationseinfluss auf den Stern aus, wodurch der Stern ein wenig wackelt, ein bisschen wie ein Diskuswerfer. Die Sonne tut dies auch, hauptsächlich beeinflusst von Jupiter.
Diese Bewegung verändert das beobachtete Licht des Sterns. Wenn sich der Stern entfernt, strecken sich die Wellenlängen und steigen leicht zum roten Ende des Spektrums hin an; Wenn es näher kommt, komprimieren und verschieben sich die Wellenlängen zum blauen Ende des Spektrums. Astronomen können diese Veränderungen nutzen, um das Vorhandensein eines umlaufenden Exoplaneten zu erkennen.
Bisher wurde dies nur an einzelnen Sternen durchgeführt. Doppelsterne sind eine kompliziertere Perspektive; Da sie sich gegenseitig umkreisen, haben sie viel größere Bewegungen durch den Raum, was die Erkennung des viel kleineren Gravitationszugs von umlaufenden Exoplaneten erschwert.
Um Probleme zu umgehen, die sich aus dem Versuch ergaben, die Spektren zweier heller Sterne zu entwirren, zielte das Team auf ein System mit einem hellen Stern und einem viel schwächeren Stern. Es funktionierte. Das 1,93-Meter-Teleskop am Haute-Provence-Observatorium in Frankreich entdeckte ein Radialgeschwindigkeitssignal des helleren der beiden Sterne.
Das kann uns helfen, viel zu lernen. Zum einen zeigen Radialgeschwindigkeitsmessungen, wie stark sich ein Stern bewegt, was Astronomen genaue Messungen einer der wichtigsten Eigenschaften eines Exoplaneten liefern kann – seiner Masse.
Die Messungen des Teams zeigten, dass Kepler-16b etwa ein Drittel der Jupitermasse ausmacht, was mit früheren Schätzungen übereinstimmt.
Diese Informationen könnten uns wiederum dabei helfen, herauszufinden, wie sich zirkumbinäre Welten bilden, was mit aktuellen Modellen der Planetenentstehung schwer zu erklären ist. Es wird angenommen, dass sich um einen einzelnen Stern herum eine Scheibe aus Staub und Gas, die als protoplanetare Scheibe bezeichnet wird und von der eigenen Entstehung des Sterns übrig geblieben ist, zu Klumpen zusammenfügt, die Planeten bilden.
„Mit dieser Standarderklärung ist es schwierig zu verstehen, wie zirkumbinäre Planeten existieren können. Das liegt daran, dass die Anwesenheit von zwei Sternen die protoplanetare Scheibe stört und dies verhindert, dass sich Staub zu Planeten zusammenballt, ein Prozess, der als Akkretion bezeichnet wird“, erklärte Triaud.
„Der Planet hat sich möglicherweise weit entfernt von den beiden Sternen gebildet, wo ihr Einfluss schwächer ist, und sich dann in einem Prozess, der als scheibengetriebene Migration bezeichnet wird, nach innen bewegt – oder alternativ müssen wir möglicherweise unser Verständnis des Prozesses der planetaren Akkretion revidieren .”
Detailliertere Informationen über die Arten von Exoplaneten in zirkumbinären (oder sogar zirkumtrinären) Umlaufbahnen könnten Astronomen bei der Lösung dieses Problems helfen. Das Team hofft, dass ihre Arbeit den Weg für zukünftige Erkennungen und sogar Entdeckungen von zirkumbinären Welten ebnet.
Die Forschung wurde in der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.