„Sub-Saturns“ könnten Wissenschaftler dazu zwingen, die Vorstellung von der Entstehung von Planeten zu überarbeiten

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Künstlerische Darstellung von OGLE-2012-BLG-0950LB. (Bildnachweis: F. Reddy/NASA/Goddard)



Astronomen kennen unser Sonnensystem besser als jedes andere, aber sie lernen immer noch neue Wege, in denen es nicht besonders normal zu sein scheint.



Eine solche Eigenart in Mustern planetarischer Größe war Gegenstand einer Pressekonferenz, die gestern (8. Januar) auf der Jahrestagung der Amerikanische Astronomische Gesellschaft . Die Ergebnisse könnten Wissenschaftler dazu veranlassen, eine führende Theorie über die Entstehung von Planeten zu revidieren.

Und das wiederum könnte schwerwiegende Auswirkungen auf die Suche nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems haben. ' Die Theorie der Planetenentstehung ist ziemlich wichtig, auch wenn Sie nur an bewohnbaren Planeten interessiert sind, denn es reicht nicht nur, einen Planeten in der bewohnbaren Zone zu haben, sondern Sie müssen Chemikalien haben, die mit dem Leben vereinbar sind, und eine Geschichte, die mit der Entwicklung des Lebens vereinbar ist “, sagte David Bennett, ein Astronom an der University of Maryland, in einer Pressekonferenz, die während des Treffens abgehalten wurde. 'Je besser wir die Planetenentstehung verstehen, desto besser können wir vorhersagen, welche Planeten bewohnbar sein könnten.' [ 7 Möglichkeiten, fremde Planeten zu entdecken ]



Im Moment ist die führende Theorie der Planetenentstehung, das sogenannte 'Kernakkretionsmodell', darauf zugeschnitten, zu erklären, was wir in unserem Sonnensystem sehen – die einzige, über die wir viel wussten, als das Modell entwickelt wurde. Aber je mehr Planeten wir in anderen Sonnensystemen identifizieren, desto mehr stellen wir fest, dass sie nicht mit den hier gefundenen Mustern von Masse und Bahnabständen übereinstimmen.

Nehmen wir zum Beispiel den erstaunlichen Größenunterschied zwischen Neptun und Saturn. Neptun hat die 17-fache Masse der Erde, während Saturn mit der 95-fachen Erdmasse viel größer ist. laut NASA . Dazwischen nichts. Das Kernakkretionsmodell erklärt diese Lücke mit einem Mechanismus, der als 'Runaway-Gasakkretion' bezeichnet wird.

So erklärt das Kernakkretionsmodell die Geburt eines Gasriesen. Zuerst klumpen Gesteinsbrocken und Eis zusammen und bilden einen Kern – vielleicht etwa das Zehnfache der Erdmasse. Dieser Kern hat genug Schwerkraft, um sich langsam an Wasserstoff- und Heliumgas zu klammern.



Aber nach dem außer Kontrolle geratenen Gasakkretionsmodell ändert sich etwas, sobald ein sich entwickelnder Planet langsam weitere 10 Erdmassen oder so an Gas zusammengezogen hat. Der Prozess wird überwältigend, und der Planet verschlingt schnell jedes andere Gas, das sich in der Nähe befindet, bis diese Quelle aufgebraucht ist.

Wenn diese Idee richtig ist, erklärt sie die Kluft zwischen Neptun und Saturn – Uranus und Neptun erreichten nie die entscheidende Größe, um eine unkontrollierte Gasansammlung auszulösen, während Saturn und Jupiter dies taten und sich zu riesigen Massen anhäuften.

Es gibt nur ein Problem: Astronomen haben erkannt, dass andere Sonnensysteme viele Planeten mit Größen zwischen diesen Extremen beherbergen, die als Sub-Saturns bezeichnet werden. Ein Papier im Dezember in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht und auf dem Treffen vorgestellt, verglichen 30 verschiedene Planeten, die durch eine bestimmte Technik identifiziert wurden, mit dem, was Wissenschaftler basierend auf dem Kernakkretionsmodell erwarten würden. In dieser Umfrage fanden sie heraus, dass das Modell nicht sehr gut mit der Realität übereinstimmt.



Das gibt unserem Sonnensystem eine neue seltsame Eigenart – seine fehlenden Sub-Saturns. 'Das Fehlen solcher Planeten in unserem eigenen Sonnensystem ist eher auf Zufall oder einen Unfall zurückzuführen', sagte Bennett.

Und das Fehlen solcher Planeten insgesamt liegt daran, dass sie wirklich schwer zu entdecken sind. Es gibt nur eine Technik, die stark genug ist, um Planeten zu identifizieren, die jenseits dessen kreisen, was Astronomen als ' Schneegrenze “, wo loses Material in einem frühen Sonnensystem weit genug von seiner Sonne entfernt ist, dass leichte Materialien wie Wasser gefrieren können – die Art von Nachbarschaft, die Sie suchen müssen, um Sub-Saturns zu finden.

Diese Technik, die als Gravitationsmikrolinsen bezeichnet wird, beruht auf einem Trick des Universums. Wenn ein sehr massives Objekt genau zwischen einem Beobachter und einer Lichtquelle vorbeiläuft, lenkt seine Schwerkraft das Licht vom Kurs ab und lässt es vergrößert erscheinen. Wenn dieses massive Objekt ein Sonnensystem ist, können Wissenschaftler Planeten entdecken, indem sie nach kleinen Anomalien in den Beobachtungen suchen. [Exoplanet Discovery: Die 7 erdgroßen Planeten von TRAPPIST-1 in Bildern]

Aber normalerweise wissen sie nicht viel über den Planeten – nur ein Gefühl dafür, wie oft er kleiner ist als seine Sonne. Dies ist bei einem Planeten unterhalb des Saturn nicht der Fall, der von vielen der gleichen Forscher untersucht wurde, die hinter dem Untersuchungspapier stehen. In diesem Fall konnten sie die Masse eines solchen Planeten bestimmen, indem sie sich auf ein wenig Geduld verließen und ihre Ergebnisse in einem zweites Papier im Dezember im The Astronomical Journal veröffentlicht.

Das Team besuchte einen Planeten, der 2012 durch Gravitationsmikrolinsen identifiziert worden war. Seit diesen ersten Beobachtungen hat sich die Himmelsgeometrie verändert und das Planetensystem und die Lichtquelle, die es vergrößerte, aus der Ausrichtung gebracht. Das Team konnte unglaublich genau messen, wie sehr sich die Objekte im Laufe der Jahre seit der Identifizierung des Planeten verschoben haben, und daraus eine tatsächliche Masse des Planeten namens OGLE-2012-BLG-0950 berechnen.

Diese Masse befindet sich im primären Sub-Saturn-Territorium, bei etwa 39 Erdmassen. Diese Messung weist eindeutig auf einen Planeten hin, der in unserem Sonnensystem wie nichts aussehen kann. Es ist auch eine Leistung an und für sich, das Äquivalent dazu, einen Cent aus einer Entfernung von fast 70 Meilen (110 Kilometer) zu lokalisieren. 'Das ist wirklich schwierig', sagte Hauptautorin Aparna Bhattacharya, Astronomin am Goddard Space Flight Center der NASA, während der Pressekonferenz.

Dank des geplanten Wide Field Infrared Survey Telescope oder WFIRST, das die NASA Mitte der 2020er Jahre auf den Markt bringen soll, ist dies jedoch keine einmalige Leistung. Dieses Instrument wird in der Lage sein, die gleiche Mikrolinsen-Technik zu verwenden, um Planeten zu identifizieren und zu vermessen – und dies für Hunderte solcher weit entfernten Welten. Diese Messungen könnten wiederum andere Schwachstellen in unserem Verständnis der Entstehung von Planeten aufdecken.

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