Gasriesen-Exoplaneten halten sich dicht an ihren Elternsternen fest

Um viele Arten von Sternen sind ferne Gasriesenplaneten selten und halten sich lieber an ihren Elternsternen fest. Der Einfluss auf Theorien der Planetenbildung könnte erheblich sein.

Das Auffinden von extrasolaren Planeten ist mittlerweile so alltäglich, dass Astronomen nur noch nachsehen müssen und eine andere Welt entdeckt wird. Die Ergebnisse der kürzlich durchgeführten Planet-Finding-Kampagne des Gemini-Observatoriums - der bislang umfangreichsten direkten Bildgebung - zeigen jedoch, dass der weiträumige Umlaufraum um viele Arten von Sternen weitgehend frei von Gasriesenplaneten ist, die anscheinend nahe beieinander verweilen zu ihren Elternstars.

"Es sieht so aus, als ob Gasriesen-Exoplaneten sich wie Nachkommen anfühlen", sagt Michael Liu vom Institut für Astronomie der Universität von Hawaii und Leiter der Gemini Planet-Finding-Kampagne. „Die meisten neigen dazu, Orbitalzonen fern von ihren Eltern zu meiden. Bei unserer Suche hätten wir in unserem eigenen Sonnensystem Gasriesen außerhalb der Umlaufbahn finden können, die Uranus und Neptun entsprechen, aber wir haben keine gefunden. “Die Kampagne wurde am Gemini South-Teleskop in Chile mit finanzieller Unterstützung der durchgeführt Team von der National Science Foundation und der NASA. Die Ergebnisse der Kampagne, so Liu, werden Wissenschaftlern helfen, die Entstehung von Gasriesenplaneten besser zu verstehen, da die Umlaufdistanzen von Planeten eine wichtige Signatur sind, mit der Astronomen Exoplaneten-Bildungstheorien testen.

Künstler rendert ein mögliches exoplanetares System mit einem Gasriesenplaneten, der in der Nähe seines Muttersterns umkreist und massereicher ist als unsere Sonne. Grafik durch Lynette Cook. Bildnachweis: Gemini Observatory / AURA

Eric Nielsen von der Universität von Hawaii, der eine neue Veröffentlichung über die Suche der Kampagne nach Planeten um Sterne führt, die massereicher als die Sonne sind, fügt hinzu, dass die Ergebnisse Auswirkungen haben, die über die vom Team abgebildeten Sterne hinausgehen. "Die beiden größten Planeten unseres Sonnensystems, Jupiter und Saturn, sind nahe an unserer Sonne zusammengekauert, innerhalb des 10-fachen Abstandes zwischen Erde und Sonne", betont er. "Wir fanden heraus, dass dieser Mangel an Gasriesenplaneten in weiter entfernten Umlaufbahnen typisch für nahegelegene Sterne in einem breiten Spektrum von Massen ist."

Zwei weitere Artikel aus der Kampagne werden in Kürze veröffentlicht und zeigen ähnliche Tendenzen in Bezug auf andere Klassen von Stars. Allerdings kuscheln sich nicht alle Gasriesen-Exoplaneten so nah an ihre Heimat. Im Jahr 2008 verwendeten Astronomen das Gemini North-Teleskop und W.M. Das Keck-Observatorium auf Hawaiis Mauna Kea machte die ersten direkten Aufnahmen einer Planetenfamilie um den Stern HR 8799 und fand Gasriesenplaneten in großen Umlaufbahnabständen (ca. 25-70-fache Entfernung Erde-Sonne). Diese Entdeckung kam, nachdem nur wenige Sterne untersucht worden waren, und deutete darauf hin, dass solche Gasriesen mit großer Abscheidung häufig vorkommen könnten. Die neuesten Gemini-Ergebnisse einer viel umfangreicheren Bildgebungssuche zeigen, dass Gasriesenplaneten in solchen Entfernungen tatsächlich selten sind.

Liu fasst die Situation folgendermaßen zusammen: „Wir wissen seit fast 20 Jahren, dass es um andere Sterne herum Gasriesenplaneten gibt, die zumindest die Nähe umkreisen. Dank der Fortschritte bei den direkten Bildgebungsmethoden können wir jetzt lernen, wie weit Planeten normalerweise entfernt sein können. Die Antwort ist, dass sie in der Regel bedeutende Bereiche von Immobilien um ihre Gaststars meiden. Die frühen Erkenntnisse, wie HR 8799, haben unsere Wahrnehmung wahrscheinlich verzerrt. “

Die zweite neue Arbeit des Teams befasst sich mit Systemen, in denen Staubscheiben um junge Sterne Löcher aufweisen, von denen Astronomen seit langem vermuten, dass sie durch die Gravitationskraft umlaufender Planeten beseitigt werden. „Es ist sinnvoll, wenn Sie Trümmer sehen, die beseitigt wurden, dass ein Planet dafür verantwortlich ist, aber wir wussten nicht, welche Arten von Planeten dies verursachen könnten. Anstatt massereicher Planeten könnten kleinere Planeten, die wir nicht direkt entdecken können, verantwortlich sein “, sagte Zahed Wahhaj vom European Southern Observatory und Hauptautor der Umfrage über staubige Scheibensterne. Schließlich befasst sich die dritte Neuerscheinung des Teams mit den jüngsten Sternen in der Nähe der Erde. "Ein jüngeres System sollte hellere und leichter zu erkennende Planeten haben", so die Hauptautorin Beth Biller vom Max-Planck-Institut für Astronomie.

"Um andere Sterne herum hat das Kepler-Teleskop der NASA gezeigt, dass es reichlich Planeten gibt, die größer sind als die Erde und sich im Orbit des Merkurs befinden", erklärt Biller. „Die NICI-Kampagne zeigt, dass Gasriesenplaneten außerhalb der Umlaufbahn von Neptun selten sind.“ Der bald erhältliche Gemini Planet Imager wird diese Lücke schließen und zum ersten Mal zeigen, wie weit verbreitet Riesen sind Planeten befinden sich in Umlaufbahnen, die den Gasriesenplaneten unseres eigenen Sonnensystems ähneln.

Die Beobachtungen für die Kampagne wurden mit dem Zwillingsinstrument NICI (Near Infrared Coronagraphic Imager) gewonnen, dem ersten Instrument für ein Teleskop der 8-10-Meter-Klasse, das speziell für die Suche nach schwachen Begleitern um helle Sterne entwickelt wurde. NICI wurde von Doug Toomey (Mauna Kea Infrared), Christ Ftaclas und Mark Chun (University of Hawaii) mit Unterstützung der NASA gebaut.

Die ersten beiden Artikel der Kampagne wurden zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal (Nielsen et al. Und Wahhaj et al.) Angenommen. Der dritte Artikel (Biller et al.) Wird im Laufe dieses Sommers veröffentlicht.

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