Forscher haben einen erdgroßen Exoplaneten entdeckt, der in nur 8,5 Stunden um seinen Wirtsstern peitscht - eine der kürzesten Umlaufzeiten, die jemals entdeckt wurden.
In der Zeit, die Sie benötigen, um einen einzelnen Arbeitstag zu erledigen oder eine Nacht durchzuschlafen, hat ein kleiner Feuerball eines 700 Lichtjahre entfernten Planeten bereits ein ganzes Jahr abgeschlossen.
BILD: Cristina Sanchis Ojeda
Forscher am MIT haben einen erdgroßen Exoplaneten namens Kepler 78b entdeckt, der in nur 8,5 Stunden um seinen Wirtsstern peitscht - eine der kürzesten Umlaufzeiten, die jemals entdeckt wurden. Der Planet ist seinem Stern sehr nahe - sein Umlaufradius ist nur etwa dreimal so groß wie der des Sterns - und die Wissenschaftler haben geschätzt, dass seine Oberflächentemperaturen bis zu 3.000 Grad Kelvin oder mehr als 5.000 Grad Fahrenheit betragen können. In solch einer sengenden Umgebung ist die oberste Schicht des Planeten wahrscheinlich vollständig geschmolzen und es entsteht ein gewaltiger, aufgewühlter Ozean aus Lava.
Was für Wissenschaftler am aufregendsten ist, ist, dass sie das vom Planeten emittierte Licht erfassen konnten - das erste Mal, dass Forscher dies für einen so kleinen Exoplaneten wie Kepler 78b konnten. Sobald dieses Licht mit größeren Teleskopen analysiert wurde, können Wissenschaftler detaillierte Informationen über die Oberflächenzusammensetzung und die Reflexionseigenschaften des Planeten erhalten.
Kepler 78b ist seinem Stern so nahe, dass Wissenschaftler hoffen, seinen gravitativen Einfluss auf den Stern messen zu können. Diese Informationen können verwendet werden, um die Masse des Planeten zu messen, was Kepler 78b zum ersten erdgroßen Planeten außerhalb unseres eigenen Sonnensystems machen könnte, dessen Masse bekannt ist.
Die Forscher berichteten über ihre Entdeckung von Kepler 78b in Das astrophysikalische Tagebuch.
In einem separaten Artikel, veröffentlicht in Astrophysical Journal LettersMitglieder derselben Gruppe beobachteten zusammen mit anderen am MIT und anderswo KOI 1843.03, einen zuvor entdeckten Exoplaneten mit einer noch kürzeren Umlaufzeit von nur 4 1/4 Stunden. Die Gruppe unter der Leitung des emeritierten Physikprofessors Saul Rappaport stellte fest, dass der Planet, um seine extrem enge Umlaufbahn um den Stern aufrechtzuerhalten, unglaublich dicht sein und fast ausschließlich aus Eisen bestehen müsste - ansonsten wären die immensen Gezeitenkräfte aus dem Ein Stern in der Nähe würde den Planeten in Stücke reißen.
"Allein die Tatsache, dass es dort überleben kann, bedeutet, dass es sehr dicht ist", sagt Josh Winn, Associate Professor für Physik am MIT und Co-Autor beider Arbeiten. "Ob die Natur tatsächlich Planeten herstellt, die dicht genug sind, um noch näher dran zu überleben, ist eine offene Frage und wäre noch erstaunlicher."
Dips in den Daten
Bei der Entdeckung von Kepler 78b untersuchte das Team, das den Artikel im Astrophysical Journal verfasst hatte, mehr als 150.000 Sterne, die vom Kepler-Teleskop überwacht wurden, einem NASA-Weltraumobservatorium, das einen Teil der Galaxie überwacht. Wissenschaftler analysieren Daten von Kepler in der Hoffnung, bewohnbare erdgroße Planeten zu identifizieren.
Das Ziel für Winn und seine Kollegen war es, erdgroße Planeten mit sehr kurzen Umlaufzeiten zu finden.
"Wir haben uns an Planeten gewöhnt, die Umlaufbahnen von ein paar Tagen haben", sagt Winn. „Aber wir haben uns gefragt, wie wäre es mit ein paar Stunden? Ist das überhaupt möglich? Und sicher gibt es da draußen welche. “
Um sie zu finden, analysierte das Team Lichtdaten von Tausenden von Sternen und suchte nach verräterischen Einbrüchen, die darauf hindeuten, dass ein Planet regelmäßig vor einem Stern vorbeizieht.
Das Heraussuchen dieser winzigen Einbrüche aus Zehntausenden von Lichtkurven ist in der Regel eine zeitintensive Tortur. Um den Prozess zu beschleunigen, entwickelte die Gruppe einen automatisierten Ansatz, bei dem eine grundlegende mathematische Methode, die als Fourier-Transformation bezeichnet wird, auf den großen Datensatz angewendet wurde. Das Verfahren schneidet das Feld im Wesentlichen auf diejenigen Lichtkurven, die periodisch sind oder die ein sich wiederholendes Muster aufweisen.
Sterne, die umlaufende Planeten beherbergen, können jedes Mal, wenn ein Planet den Stern kreuzt oder durchquert, periodische Lichteinbrüche aufweisen. Es gibt jedoch auch andere periodische Sternphänomene, die die Lichtemission beeinflussen können, beispielsweise ein Stern, der einen anderen Stern verdunkelt. Um die mit den tatsächlichen Planeten verbundenen Signale herauszufinden, durchsuchte der Physikstudent Roberto Sanchis-Ojeda die periodischen Lichtkurven und suchte nach häufigeren kleineren Einbrüchen in den Daten auf halbem Weg zwischen den Planetentransits.
Die Gruppe war in der Lage, das vom Planeten abgegebene Licht zu erfassen, indem sie die Menge maß, um die das Gesamtlicht jedes Mal, wenn der Planet hinter dem Stern vorbeiging, gedimmt wurde. Die Forscher gehen davon aus, dass das Licht des Planeten möglicherweise eine Kombination aus Strahlung von seiner erwärmten Oberfläche und Licht ist, das von Oberflächenmaterialien wie Lava und atmosphärischem Dampf reflektiert wird.
„Ich habe nur mit dem Auge geschaut, und plötzlich sehe ich diesen zusätzlichen Lichttropfen genau dann, wenn er erwartet wurde, und er war wirklich schön“, erinnert sich Sanchis-Ojeda. "Ich dachte, wir sehen tatsächlich das Licht vom Planeten. Es war ein wirklich aufregender Moment. “
Auf einer Lavawelt leben
Aus ihren Messungen von Kepler 78b ermittelte das Team, dass der Planet ungefähr 40 Mal näher an seinem Stern liegt als Merkur an unserer Sonne. Der Stern, um den Kepler 78b kreist, ist wahrscheinlich relativ jung, da er sich mehr als doppelt so schnell dreht wie die Sonne - ein Zeichen dafür, dass der Stern nicht so viel Zeit hatte, langsamer zu werden.
Obwohl Kepler 78b ungefähr so groß wie die Erde ist, ist er aufgrund seiner extremen Nähe zu seinem Wirtsstern mit Sicherheit nicht bewohnbar.
"Man muss seine Vorstellungskraft wirklich erweitern, um sich vorstellen zu können, auf einer Lavawelt zu leben", sagt Winn. "Wir würden dort bestimmt nicht überleben."
Dies schließt jedoch die Möglichkeit anderer bewohnbarer, kurzzeitiger Planeten nicht vollständig aus. Wins Gruppe sucht jetzt nach Exoplaneten, die braune Zwerge umkreisen - kalte, fast tote Sterne, die sich irgendwie nicht entzünden konnten.
"Wenn Sie in der Nähe eines dieser braunen Zwerge sind, können Sie sich in nur wenigen Tagen nähern", sagt Winn. "Es wäre immer noch bewohnbar, bei der richtigen Temperatur."
Mitautoren der beiden Arbeiten sind Alan Levine vom MIT, Leslie Rogers vom California Institute of Technology, Michael Kotson von der Universität Hawaii, David Latham vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Lars Buchhave von der Universität Kopenhagen. Diese Forschung wurde durch Zuschüsse der NASA unterstützt.
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