Neu entdeckter Exoplanet könnte flüssiges Wasser und viele Vulkane enthalten – Ars Technica

Von den meisten der von uns entdeckten Exoplaneten wissen wir nur sehr wenige Details. Wir wissen sehr wenig über den Stern, den er umkreist, und vielleicht eine unvollständige Liste anderer Planeten im selben System. Und normalerweise wissen wir entweder, wie groß es ist oder wie schwer es ist. Es gibt nicht viel zu tun.

Aber wir können viel daraus schließen, wenn wir beginnen, diese Details einzubeziehen. Dies ist bei einem neu entdeckten Exoplaneten der Fall, der einen jungen Stern etwa 90 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist. Der Planet selbst hat einen sehr ähnlichen Radius und eine ähnliche Masse wie die Erde, was darauf hindeutet, dass er ebenfalls aus Gestein besteht. Basierend auf dem, was wir über den Stern wissen, enthält er wahrscheinlich flüssiges Wasser. Und basierend auf den Kräften, die von den nahegelegenen Planeten ausgeübt werden, weist es wahrscheinlich eine sehr aktive Geologie auf, zu der wahrscheinlich auch Vulkane gehören.

extrasolarer Planet

Das äußere System im Stern LP 791-18 wurde erstmals vom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) entdeckt. TESS hat zwei Planeten entdeckt, die LP 791-18 umkreisen, einen der jüngsten – und daher dunkelsten – Sterne, von denen bekannt ist, dass sie Planeten beherbergen. Der innerste Planet, LP 791-18b, ist etwa 20 Prozent größer als die Erde und benötigt weniger als einen Tag für seine Umlaufbahn, was bedeutet, dass er dem Stern nahe genug ist, um extrem heiß zu sein. Weiter draußen, mit einer Umlaufbahn von fünf Tagen, befindet sich LP 791-18c, ein Sub-Neptun, der mehr als doppelt so groß wie die Erde ist.

Ihre Entdeckung führte zu einigen der letzten Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops vor seiner Abschaltung und sparte insgesamt mehr als fünf Beobachtungstage ein – gerade genug, um zwei Transite des Exoplaneten LP 791-18c zu erfassen, als er durch die Linie flog. Sichtweite zwischen seinem Wirtsstern und der Erde. Diese Daten erfassten jedoch auch zwei weitere Transite, was auf die Möglichkeit hindeutet, dass ein anderer Planet zwischen den beiden bekannten Planeten kreist.

Das reichte aus, um ein mehrjähriges Projekt mit mehreren Teleskopen zu starten, das die Existenz von LP 791-18d bestätigte, dessen Umlauf knapp drei Tage dauert. Die Bemühungen gingen jedoch noch viel weiter und maßen Unterschiede im zeitlichen Ablauf der Planetenlaufzeit vor LP 791-18. Diese Unterschiede im Timing der Transite werden durch die relativen Positionen der drei Planeten verursacht, die bestimmen, ob sie Gravitationskräfte erzeugen, die ihre Umlaufbahnen entweder verlangsamen oder beschleunigen.

Indem sie genügend zeitliche Änderungen beim Transit maßen, leiteten die Forscher ab, wie stark diese Gravitationskräfte waren, und nutzten diese, um Massenschätzungen für zwei Exoplaneten zu erhalten.

Die Masse des äußersten Planeten LP 791-18c wird auf etwa das Siebenfache der Erdmasse geschätzt. Basierend auf einem Radius, der 2,4-mal größer als der der Erde ist, würden wir, wenn ein Planet eine erdähnliche Zusammensetzung hat, davon ausgehen, dass er etwa die 25-fache Masse der Erde hat, was darauf hindeutet, dass er viel leichteres Material enthält. Das Forschungsteam kam zu dem Schluss, dass es entweder eine große Wasserstoff/Helium-Atmosphäre gibt oder dass etwa die Hälfte des Planeten aus eisigem Material besteht.

Und der zweite, äußerste Planet, der neu entdeckte LP 791-18d, hat einen erdähnlichen Radius (offiziell das 1,03-fache des Erdradius, wobei die Fehlerbalken die Erdradien einschließen). Seine Masse ist mit 0,9-facher Masse etwas geringer als die der Erde, aber dies steht immer noch im Einklang mit der weitgehend lithologischen Zusammensetzung.

Gleiches und Ungleiches

Der Planet unterscheidet sich jedoch in mehreren wesentlichen Punkten von der Erde. Aufgrund seiner Nähe zu seinem Mutterstern ist es wahrscheinlich etwas heißer. Wenn der Planet so viel Licht absorbieren würde wie die Erde, läge die Durchschnittstemperatur laut Forschern bei über 120 Grad Celsius. Celsius). Die genaue Temperatur hängt jedoch stark von der Menge der Treibhausgase in der Atmosphäre ab.

Allerdings ist der Planet nahe genug, um durch die Gezeiten an seinem Mutterstern festzuhalten, was bedeutet, dass eine Seite von LP 791-18d immer beleuchtet und die andere immer dunkel ist. Abhängig davon, wie die Atmosphäre die Wärme auf der dem Stern zugewandten Seite verteilt, könnte dies dazu führen, dass auf der anderen Seite des Planeten flüssiges Wasser vorhanden ist.

Der andere große Unterschied besteht darin, dass der Planet einen sehr massereichen Sub-Neptun hat, der ziemlich nahe beieinander umkreist, was ihn daran hindert, eine kreisförmige Umlaufbahn einzunehmen. Aufgrund der daraus resultierenden elliptischen Umlaufbahn variieren die vom Stern ausgeübten Gezeitenkräfte je nachdem, wo er sich auf seiner Umlaufbahn befindet. Die von Sub-Neptun ausgeübten Kräfte werden ebenfalls variieren. Infolgedessen wird der Planet wahrscheinlich etwas Ähnliches erleben wie der Jupitermond Io, der ständig durch den massiven Planeten und andere nahegelegene Monde gebogen wird, wodurch innere Reibung entsteht, die den Mond erwärmt.

Das Ergebnis sind Vulkane. Viele, viele davon. Io ist wahrscheinlich der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem. Und aufgrund seiner Rockzusammensetzung gibt es allen Grund zu der Annahme, dass LP 791-18d auch ungewöhnlich aktiv sein wird. Die Forscher schätzen, dass allein die Gezeitenerwärmung einen doppelt so großen Wärmefluss verursachen würde, wie wir derzeit an der Erdoberfläche sehen.

Abgesehen davon, dass es sehr cool ist, wenn man Vulkane cool findet (und ich verstehe wirklich nicht, warum nicht), hat dies Konsequenzen für die potenzielle Atmosphäre von LP 791-18d. Man geht davon aus, dass Planeten, die sich Zwergsternen nähern, wahrscheinlich zu Beginn ihrer Geschichte durch Sternexplosionen weggeblasen wurden, die möglicherweise stark genug waren, um eventuell vorhandene Atmosphären aufzuheizen. Aber vulkanische Aktivität sollte regelmäßig so viele Gase freisetzen, dass sie die Atmosphäre ständig wiederherstellen kann. Dies macht LP 791-18d zu einem hervorragenden Kandidaten, wenn wir an der Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten interessiert sind.

Das Webb-Teleskop soll bereits nach der Atmosphäre auf dem innersten Planeten des Systems LP 791-18 suchen, teilte die NASA mit Pressemitteilung Die neue Entdeckung bestätigt, dass Wissenschaftler nun glauben, dass der mittlere Teil ähnliche Aufmerksamkeit verdient.

Natur, 2019. DOI: 10.1038 / s41586-023-05934-8 (über DOIs).