Ein neuer Exoplanet von der Größe Neptuns (Originalartikel vom 14.12.2018)

Print Friendly, PDF & Email

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Ein Aufnahme von Neptun, fotografiert mit der Raumsonde Voyager, im Vergleich mit einer künstlerischen Darstellung des Exoplaneten K2-263 b.
NASA; exoplanetkyoto.org

 

Die außergewöhnlichen Exoplaneten-Entdeckungen durch die Kepler- und K2-Mission haben es Astronomen ermöglicht damit zu beginnen, die Geschichte der Erde zusammenzufügen sowie zu verstehen, wie und warum sie sich von ihren vielfältigen exoplanetaren Cousins unterscheidet. Zwei noch immer ungeklärten Fragen sind unter anderem die Unterschiede in der Bildung und Entwicklung von felsartigen zu nicht felsartigen kleinen Planeten und weshalb es eine, mit sehr wenigen Exoplaneten besetzten Lücke, bezogen auf die Größe, bei oder um zwei Erdradien zu geben scheint (Planeten mit kleineren Radien sind in ihrer Zusammensetzung vermutlich felsig oder erdähnlich). Um die Zusammensetzung eines Exoplaneten zu beurteilen, ist seine Dichte erforderlich, die eine Messung seiner Masse als auch seiner Größe verlangt. Während ein Radius aus der Form der Transitkurve des Planeten, wenn er das Licht seines Heimatsterns blockiert, abgeschätzt werden kann, ist eine Masse viel schwieriger zu bestimmen. Um allerdings das entstehende Bild auszugestalten, werden genaue und eindeutige Massen für mehr Planeten benötigt, die in ihrer Größe der Erde ähnlich sind.

Die K2-Mission ist die erneuerte Kepler-Mission zur Entdeckung von Exoplaneten. Beide haben zusammen tausende Exoplaneten entdeckt und enthüllten eine bemerkenswerte und unerwartete Vielfalt im Exoplaneten-Bestand. K2 nimmt nur kurzperiodische Planeten wahr (die Mission hat nur wenige Planeten mit Perioden von mehr als 40 Tagen gefunden). Der Exoplanet K2-263 b umkreist einen masseärmeren Stern als die Sonne (0.86 Sonnenmassen) und ist entsprechend der Messung mit dem Satelliten Gaia 536 Lichtjahre entfernt. Dieser Exoplanet hat 2.41 Erdradien (mit einer Unsicherheit von 5%). Die Astronomen Maria Lopez-Morales, Dave Charbonneau, Raphaelle Haywood, John Johnson, Dave Latham, David Phillips und Dimitar Sasselov vom CfA sowie deren Kollegen an anderen Instituten benutzten das hochpräzise HARPS-N Spektrometer am Telescopio Nazionale Galileo auf La Palma, Spanien, um die Umlaufgeschwindigkeit des Exoplaneten zu messen und damit seine Masse abzuleiten.

Die Geschwindigkeitsmessungen mit HARPS-N waren erstaunlich genau – die Unsicherheit liegt bei nur ungefähr achtzehn km/h, dies entspricht in etwa der Geschwindigkeit eines langsamen Radfahrers. Aus den Einzelheiten des Umlaufs kamen die Wissenschaftler für den Exoplaneten auf 14.8 Erdmassen und dadurch auf eine Dichte von ungefähr 5.6 g/cm3 (für Wasser beträgt die Dichte 1 g/cm3 und die durchschnittliche Dichte der felsigen Erde liegt bei 5.51 g/cm3). Daraus folgerten die Wissenschaftler, daß K2-263 b höchstwahrscheinlich einen im Vergleich zu Gestein gleich großen Anteil an Eis besitzt; dies ist in groben Zügen mit derzeitigen Vorstellungen über Planetenbildung und die relativen Häufigkeiten von Elementen wie Eisen, Nickel, Magnesium, Silizium, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff in einem zirkumstellaren Nebel vereinbar.

Literatur:
„K2-263 b: a 50 d period sub-Neptune with a mass measurement using HARPS-N“
A. Mortier et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 481, 1839, 2018

oder

arXiv:1808.08187v2 [astro-ph.EP] 26 Sep 2018