Von oberhalb eines Planeten, der etwa doppelt so groß ist wie Jupiter, zeigt die Konzeption dieses Künstlers den Stern, den dieser Planet umkreist, und den binären Begleiter dieses Sterns in der Ferne. Bildnachweis: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Astronomen haben eine entdeckt Jupiter-ähnlichen Planeten, der einen nahen Stern umkreist, der zu einem binären Paar gehört, indem er ein kleines, fast unmerkliches Wackeln in der Bewegung dieses Sterns durch den Weltraum genau verfolgt. Ihre Arbeit erbrachte die allererste Bestimmung der vollständigen, dreidimensionalen Struktur der Bahnen eines Doppelsternpaares und eines Planeten, der einen von ihnen umkreist. Diese Errungenschaft kann wertvolle neue Einblicke in den Prozess der Planetenentstehung liefern, sagten die Astronomen. Dieser Durchbruch wurde mithilfe der National Science Foundation erzielt Sehr langes Basislinienarray (VLBA).
Obwohl mehr als 5,000 extrasolare Planeten wurden bisher entdeckt, nur drei wurden mit einer Technik namens Astrometrie entdeckt, die verwendet wurde, um diese Entdeckung zu machen. Das Kunststück, die 3-D-Architektur eines Doppelsternsystems zu bestimmen, das einen Planeten enthält, „kann nicht mit anderen erreicht werden Exoplaneten Entdeckungsmethoden“, sagte Salvador Curiel von der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko (UNAM).
„Da sich die meisten Sterne in Doppel- oder Mehrfachsystemen befinden, wird uns die Fähigkeit, Systeme wie dieses zu verstehen, helfen, die Planetenentstehung im Allgemeinen zu verstehen“, sagte Curiel.
In der Konzeption dieses Künstlers wird ein kleiner Stern (orange) von einem jupiterähnlichen Planeten (blau) und einem weiter entfernten Begleitstern (rot) umkreist. Bildnachweis: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Die beiden Sterne, die zusammen GJ 896AB heißen, sind etwa 20 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das macht sie nach astronomischen Maßstäben zu engen Nachbarn von uns. Sie sind rote Zwergsterne, die häufigste Sternart in unserer Milchstraße Galaxis. Der größere, um den der Planet kreist, hat etwa 44 Prozent der Masse unserer Sonne, während der kleinere etwa 17 Prozent so massereich ist wie die Sonne. Sie sind durch etwa den Abstand von getrennt Neptun von der Sonne entfernt und umkreisen sich alle 229 Jahre einmal.
Für ihre Studie von GJ 896AB kombinierten die Astronomen Daten aus optischen Beobachtungen des Systems, die zwischen 1941 und 2017 durchgeführt wurden, mit Daten aus VLBA-Beobachtungen zwischen 2006 und 2011. Außerdem machten sie im Jahr 2020 neue VLBA-Beobachtungen Seine fantastische Fähigkeit, feine Details zu sehen, führte im Laufe der Zeit zu äußerst präzisen Messungen der Positionen der Sterne. Eine umfassende Analyse der von den Astronomen durchgeführten Daten enthüllte die Bahnbewegungen der Sterne sowie ihre gemeinsame Bewegung durch den Weltraum.
Die Animation des Künstlers veranschaulicht die Orbitalbewegungen eines Doppelsternpaares und eines Planeten, der einen der Sterne umkreist. Bildnachweis: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Die Existenz des Planeten wurde durch eine detaillierte Verfolgung der Bewegung des größeren Sterns enthüllt, die ein leichtes Wackeln zeigte. Die Gravitationswirkung des Planeten auf den Stern verursacht das Wackeln. Der Stern und der Planet umkreisen einen Ort zwischen ihnen, der als Baryzentrum bezeichnet wird und ihren gemeinsamen Massenmittelpunkt darstellt. Wenn dieser Ort ausreichend weit vom Stern entfernt ist, kann die Bewegung des Sterns um ihn herum erkennbar sein.
Nach Berechnungen der Astronomen hat der Planet etwa die doppelte Masse des Jupiters und umkreist den Stern alle 284 Tage. Seine Entfernung vom Stern ist etwas geringer als Venus' Entfernung von der Sonne. Die Umlaufbahn des Planeten ist ungefähr 148 Grad von den Umlaufbahnen der beiden Sterne geneigt.
„Das bedeutet, dass sich der Planet um den Hauptstern in der entgegengesetzten Richtung bewegt wie der Nebenstern um den Hauptstern“, sagte Gisela Ortiz-León von der UNAM und dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie. „Dies ist das erste Mal, dass eine solche dynamische Struktur bei einem Planeten beobachtet wurde, der mit einem kompakten Doppelsternsystem assoziiert ist, das vermutlich in derselben protoplanetaren Scheibe gebildet wurde“, fügte sie hinzu.
„Zusätzliche detaillierte Studien dieses und ähnlicher Systeme können uns helfen, wichtige Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie Planeten in Doppelsternsystemen entstehen. Es gibt alternative Theorien für den Entstehungsmechanismus, und mehr Daten können möglicherweise darauf hinweisen, welcher am wahrscheinlichsten ist“, sagte Joel Sanchez-Bermudez von der UNAM. „Insbesondere aktuelle Modelle deuten darauf hin, dass ein so großer Planet als Begleiter eines so kleinen Sterns sehr unwahrscheinlich ist, also müssen diese Modelle vielleicht angepasst werden“, fügte er hinzu.
Die astrometrische Technik wird ein wertvolles Werkzeug zur Charakterisierung weiterer Planetensysteme sein, sagten die Astronomen. „Wir können viel mehr Arbeiten wie diese mit dem Geplanten erledigen VLA der nächsten Generation (ngVLA)“, sagte Amy Mioduszewski vom National Radio Astronomy Observatory. „Damit können wir vielleicht Planeten finden, die so klein wie die Erde sind.“
Die Astronomen berichteten in der Ausgabe vom 1. September über ihre Ergebnisse Astronomisches Tagebuch.
Referenz: „3D Orbital Architecture of a Dwarf Binary System and Its Planetary Companion“ von Salvador Curiel, Gisela N. Ortiz-León, Amy J. Mioduszewski und Joel Sanchez-Bermudez, 1. September 2022, Astronomisches Tagebuch.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c66
Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation, die im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung von Associated Universities, Inc. betrieben wird.
