Wissenschaftler haben Daten aus dem pensionierten Raumteleskop „Kepler“ der NASA verwendet, um festzustellen, dass kleine und große Welten sehr unterschiedliche Erziehung haben. Das Team stellte fest, dass größere Planeten auf nicht kreisförmigen Umlaufbahnen in turbulenteren Heimsystemen eher gewachsen sind.
Um diese Schlussfolgerung zu ziehen, untersuchte das Team die Umlaufbahnen von Tausenden extrasolarer Planeten oder “Exoplaneten”. Das Team, bestehend aus Forschern der University of California, Los Angeles (UCLA), maß die Umlaufbahnen von Exoplaneten, die von Jupiter bis zum Mars in der Messe reichten.
Es wurde festgestellt, dass kleinere Planeten nahezu kreisförmige Umlaufbahnen hatten, während größere riesige Planeten abgeflacht oder elliptische Umlaufbahnen abgeflacht haben. Dies wäre isoliert ein wichtiger Befund gewesen, aber da Wissenschaftler viel über einen Planeten aus seiner Umlaufbahn erzählen können, enthüllt die Entdeckung auch Informationen darüber, wie Planeten unterschiedlicher Größen bilden.
“Wir haben festgestellt, dass die Planeten gleich in der Größe von Neptune fast immer auf kreisförmigen Umlaufbahnen zu elliptischen Umlaufbahnen sind”, sagte Teamleiter und UCLA -Forscher Gilort Gilbert in einer Erklärung.
Exzentrische große Planeten haben chaotische Erziehung
Während seiner operativen Lebensdauer zwischen 2009 und 2018 beobachtete Kepler rund 150.000 Sterne und suchte nach den winzigen Lichtschlägen, die verursacht wurden, wenn ein Planet oder “Transits” das Gesicht seines Sterns kreuzt, wie aus unserer Perspektive im Kosmos zu sehen ist.
Mit dieser Technik und durch Sammeln der Lichtkurven von diesen Sternen deckte Kepler Tausende von Exoplaneten frei. Das UCLA -Team wandte sich an 1.600 dieser Lichtkurven, um Informationen über die Umlaufbahnen bestimmter Planeten zu extrahieren. Dieser Prozess erforderte eine große Sorgfalt, die Entwicklung eines benutzerdefinierten Visualisierungstools und die manuelle Überprüfung der einzelnen Lichtkurve durch die UCLA -Bachelor -Paige -Entrica.
“Wenn sich Stars wie langweilige Glühbirnen verhalten wären, wäre dieses Projekt zehnmal einfacher gewesen”, sagte Teammitglied Erik Petigura, Professor für Physik und Astronomie von UCLA. “Aber die Tatsache ist, dass jeder Stern und seine Planetensammlung seine eigenen spezifischen Macken haben, und erst, nachdem wir jede dieser Lichtkurven an die Augen konnten, vertrauten wir unseren Ergebnissen.”
Diese akribische Analyse ergab die Aufteilung zwischen Planeten mit kreisförmigen Umlaufbahnen und solchen mit exzentrischeren Umlaufbahnen.
Es schien eine Fülle kleiner Planeten über großen Planeten zu geben und eine Tendenz, dass riesige Planeten sich um Sterne bilden, die in Elementen angereichert sind, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium, wie Sauerstoff, Kohlenstoff und Eisen, die Astronomen gemeinsam als “Metalle” bezeichnen.
“Kleine Planeten sind häufig; große Planeten sind selten. Große Planeten benötigen metallreiche Sterne, um sich zu bilden; kleine Planeten nicht”, erklärte Gilbert. “Kleine Planeten haben niedrige Exzentrizitäten und große Planeten haben große Exzentrizitäten.”
Einen Korrelation zwischen der Exzentrizität der planetarischen Umlaufbahnen und der für das Team angegebenen Metalle ansieht, dass es zwei Wege der Planetenbildung gibt, eine, gefolgt von großen Planeten und einer, gefolgt von kleinen Planeten.
“Um einen Übergang in den Exzentrizitäten der Umlaufbahnen an diesem Punkt zu sehen, gibt uns wirklich etwas ganz anderes, wie sich diese riesigen Planeten bilden, und wie kleine Planeten wie die Erde bilden”, sagte Gilbert. “Das ist wirklich die wichtigste Entdeckung, um aus diesem Papier herauszukommen.”
Derzeit theoretisieren Wissenschaftler, dass Planeten in dughnussförmigen Gaswolken und Staub geboren werden, die als “Protoplanetarscheiben” bezeichnet werden. Diese protoplanetären Scheiben umgeben Säuglingssterne und führen zu Welten, da immer größere Fragmente innerhalb der Scheiben sich treffen und verschmelzen.
Dieser Prozess könnte einen terrestrischen Planeten um die Größe und Masse der Erde bilden. Wenn jedoch ein großer Planetenkern etwa das Zehnfache der Masse unseres Planeten gebildet wird, kann er Gas ansammeln und einen Gasriesen wie Jupiter oder Saturn erzeugen.
Größere Planeten, die über die Größe von Neptun hinausgehen, gelten als ziemlich selten, da es eine schnelle “außer Kontrolle geratene Massenakkretion” braucht, um eine massive Menge an Gas zu sammeln. Dies geschieht häufiger um Sterne, die mit Metallen angereichert sind.
Es ist wahrscheinlich, dass die Wissenschaftler vorschlagen, dass große Planeten auf exzentrischen Umlaufbahnen chaotischere Bildungsprozesse verzeichnen können, wenn sie mit ihren Geschwisterplaneten gravitativ interagieren, um sich auf nicht-kreisförmigen Umlaufbahnen zu befinden. Diese Planeten “rühren” ihre Planetensysteme auf und verursachen mehr Turbulenzen. Dies führt zu Kollisionen und Fusionen zwischen Planeten, die größer als die Erde sind und mehr große Planeten erzeugen.
“Es ist bemerkenswert, was wir über die Umlaufbahnen von Planeten rund um andere Sterne mit dem Kepler -Weltraumteleskop erfahren konnten”, sagte Petigura. “Das Teleskop wurde nach Johannes Kepler benannt, der vor vier Jahrhunderten der erste Wissenschaftler war, der schätzte, dass sich die Planeten in unserem Sonnensystem eher leicht elliptisch als kreisförmige Umlaufbahnen bewegen.
“Ich bin sicher, Kepler, der Mann, würde erfreut sein zu erfahren, dass ein zu seinen Ehren benannter Teleskop die subtilen Formen von Umlaufbahnen von Planeten der Erde in anderen Sternen gemessen hat.”
Die Forschung des Teams wurde am 13. März in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.
