Die Untersuchung von außersolaren Planeten hat in den letzten Jahren einige ziemlich interessante Kandidaten hervorgebracht. Bis zum 1. August 2017 wurden insgesamt 3.639 Exoplaneten in 2.729 Planetensystemen und 612 Mehrfachplanetensystemen entdeckt. Viele dieser Entdeckungen haben das konventionelle Denken über Planeten in Frage gestellt, insbesondere was ihre Größe und Entfernung von ihren Sonnen betrifft.
Laut einer Studie eines internationalen Astronomenteams entsprechen die neuesten Entdeckungen von Exoplaneten diesem Trend. Bekannt als EPIC 211418729b und EPIC 211442297b, umkreisen diese beiden Gasriesen Sterne, die sich etwa 1569 bzw. 1360 Lichtjahre von der Erde entfernt befinden und ähnlich groß wie Jupiter sind. In Kombination mit ihrer relativ engen Umlaufbahn zu ihren Sternen hat das Team sie als „warme Jupiter“ bezeichnet.
Die Studie mit dem Titel „EPIC 211418729b und EPIC 211442297b: Zwei durchgehende warme Jupiter“ wurde kürzlich online veröffentlicht. Unter der Leitung von Avi Shporer, einem Postdoktoranden der Abteilung für Geologische und Planetarische Wissenschaften (GPS) am California Institute of Technology (Caltech), stützte sich das Team auf Daten aus dem Kepler und K2 Missionen und Follow-up-Beobachtungen mit mehreren bodengestützten Teleskopen, um die Größen, Massen und Umlaufbahnen dieser Planeten zu bestimmen.
Wie sie in ihrer Studie angedeutet haben, wurden die beiden Planeten ursprünglich von den K2 Mission. Mit anderen Worten, sie wurden ursprünglich durch die Transitmethode entdeckt, bei der Astronomen Einbrüche in der Sternhelligkeit messen, um zu bestätigen, dass sich ein Planet zwischen dem Beobachter und dem Stern bewegt. Diese Beobachtungen fanden während statt K2Beobachtungen der Kampagne 5, die zwischen dem 27. April und dem 10. Juli 2015 stattfanden.
Das Team führte dann Follow-up-Beobachtungen mit dem Keck II-Teleskop (am W. M. Keck-Observatorium in Hawaii) und dem Gemini-Nordteleskop (am Gemini-Observatorium, ebenfalls in Hawaii) durch. Diese Beobachtungen, die von Januar 2016 bis Mai 2017 durchgeführt wurden, wurden dann mit Spektraldaten und Radialgeschwindigkeitsmessungen des hochauflösenden Echelle-Spektrometers (HIRES) des Keck I-Teleskops kombiniert.
Schließlich fügten sie photometrische Daten vom Interamerikanischen Observatorium Cerro Tololo (CTIO) in Chile, vom Südafrikanischen Astronomischen Observatorium (SAAO) und vom Siding Spring Observatory (SSO) in Australien hinzu. Diese Follow-up-Beobachtungen bestätigten das Vorhandensein dieser beiden Exoplaneten. Wie sie in der Studie geschrieben haben:
„Wir haben zwei transitierende warme Jupiter-Exoplaneten entdeckt, die ursprünglich als Transitkandidaten in der K2-Photometrie identifiziert wurden… Beide Planeten gehören zu den längsten Transit-Gasriesenplaneten mit einer gemessenen Masse und umkreisen relativ alte Wirtssterne. Beide Planeten sind nicht aufgeblasen, da ihre Radien den theoretischen Erwartungen entsprechen. “
Aus ihren Beobachtungen konnte das Team auch Schätzungen über die jeweiligen Größen, Massen und Umlaufzeiten der Planeten erstellen. Während EPIC 211418729 b 0,942 Jupiter-Radien misst, ungefähr 1,85 Jupitermassen und eine Umlaufzeit von 11,4 Tagen aufweist, misst EPIC 211442297 b 1,115 Jupiter-Radien, hat ungefähr 0,84 Jupiter-Massen und eine Umlaufzeit von 20,3 Tagen.
Basierend auf ihren Schätzungen erfahren diese Planeten Oberflächentemperaturen von bis zu 719 K (445,85 ° C; 834,5 ° F) bzw. 682 K (408,85 ° C; 768 ° F). Als solche klassifizierten sie diese Planeten als "warme Jupiter", da sie nicht den typischen Werten für "heiße Jupiter" entsprechen - mit exotischen Atmosphären, in denen Temperaturen von bis zu mehreren tausend Kelvin herrschen.
Die Forscher stellten fest, dass diese beiden Planeten basierend auf ihren Umlaufzeiten einige der längsten Umlaufzeiten eines Transitgasgiganten aufweisen (d. H. Diejenigen, die mit der Transitmethode nachgewiesen wurden). Oder wie sie in ihrer Studie sagen:
„Sowohl EPIC 211418729b als auch EPIC 211442297b gehören zu den längsten Transit-Gasriesenplaneten mit einer gemessenen Masse. Laut dem NASA Exoplanet Archive (Akeson et al. 2013) ist EPIC 211442297b derzeit die längste K2-Transit-Exoplanete mit einer gut begrenzten Masse. “
Eine weitere interessante Beobachtung war die Tatsache, dass keiner dieser Exoplaneten aufgeblasen war, was sie nicht erwartet hatten. Im Fall von heißen Jupitern dehnen sich die Atmosphären aufgrund der Menge an Sonneneinstrahlung aus, die sie erhalten, was das Team in ihrer Arbeit als „Radius-Bestrahlungs-Korrelation“ bezeichnet. Mit anderen Worten, Hot Jupiter sind massiv, haben aber auch eine geringe Dichte im Vergleich zu kühleren Gasriesen.
Stattdessen stellte das Team fest, dass sowohl EPIC 211418729b als auch EPIC 211442297b Radien hatten, die mit den theoretischen Modellen für Gasriesen ihrer Masse übereinstimmten. Ihre Ergebnisse führten sie auch zu vorläufigen Schlussfolgerungen über die Strukturen und Zusammensetzungen der Planeten. Wie sie geschrieben haben:
„Im Gegensatz zu vielen anderen Planeten im Diagramm sind beide Planeten im Vergleich zu den theoretischen Erwartungen nicht aufgeblasen. Ihre Positionen entsprechen oder stimmen mit den theoretischen Erwartungen für einen Planeten mit wenig bis gar keinem felsigen Kern für EPIC 211442297b und einen Planeten mit einem signifikanten felsigen Kern für EPIC 211418729b überein. “
Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Sonneneinstrahlung keine wesentliche Rolle bei der Bestimmung des Radius von warmen Jupitern spielt. Es wirft auch einige interessante Fragen zur Korrelation zwischen Radien und Bestrahlung mit anderen Gasriesen auf. EPIC 211418729b und EPIC 211442297b werden künftig Ziele der Zukunft sein K2 Beobachtungen während der Missionskampagne 18, die von Mai bis August 2018 dauern wird.
Diese Beobachtungen bieten sicherlich zusätzliche Einblicke in diese Planeten und die Geheimnisse, die diese Studie aufgeworfen hat. Zukünftige Untersuchungen von Transit-Exoplaneten - durchgeführt mit Instrumenten der nächsten Generation wie den Transiting Exoplanet Survey Satellites (TESS) - und Direktbild-Umfragen des James Webb Space Telescope (JWST) werden sicherlich noch mehr über entfernte, exotische Exoplaneten enthüllen.
