Einer der größten Exoplaneten, die sich für einen relativ niedrigen Stern umkreist, wurde dank der Art und Weise, wie die Schwerkraft des Planeten auf seiner Reise durch den Weltraum herumschleppt, entdeckt.
Der Planet ist die vierte Welt, die in Daten der Gaia -Mission der Europäischen Weltraumagentur entdeckt wird, die in unserer Milchstraße eine Milliarde Sterne abbilden sollte, die ihre Massen, Leuchtstoff, Temperaturen und Bewegungen durch den Raum katalogisiert.
Es ist das letztere Eigentum, das zur Entdeckung des riesigen Exoplanet Gaia-4b geführt hat. Es umkreist einen Stern 244 Lichtjahre entfernt und ist ein supergroßer Gasriese mit einer Masse von 11,8-mal höher als die von Jupiter.
“Mit einer Orbitalzeit von 570 Tagen ist es ein relativ kalter Gasriesenplanet”, sagte Guðmundur Stefánsson von der Universität Amsterdam in einer Erklärung. Diese Orbitalperiode setzt sie ein wenig näher an seinen Stern als der Mars der Sonne, aber da sein Stern weniger massiv und weniger leuchtend ist als unsere, ist Gaia-4b daher wahrscheinlich nicht so warm wie der Mars.
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Gaia-4b ist jedoch so massiv und übt einen heftigen Gravitationsanzug auf seinen Stern aus, einen unauffälligen Zwerg der orangefarbenen K-Klasse mit nur 64% der Masse unserer Sonne. Als Gaia die richtige Bewegung des Sterns am Himmel aufzeichnete, bemerkte es, dass die Spur des Sterns durch die Space leicht wackelte, als würde er von etwas in einer Art Korkenzieherbewegung über den Himmel hin und her gezogen. Astronomen nennen diese Technik zum Erkennen von Exoplaneten die astrometrische Methode, da die Position und Bewegung eines Sterns, ein Feld, das als Astrometrie bekannt ist, verfolgt.
Tatsächlich hat Gaia diese wackelnde Bewegung für zahlreiche Stars bemerkt, so dass Stefánsson ein Team von Astronomen dazu veranlasste, diese Korkenziehersysteme nachzuverfolgen.
“Die Bewegung dieser Sterne ist jedoch nicht unbedingt auf einen Planeten zurückzuführen”, sagte Stefánsson. “Stattdessen könnte der Stern ein Sternenpaar sein, die zu nahe beieinander sind, als dass Gaia sie als separate Objekte erkennen kann.”
Um festzustellen, welcher Fall der Fall ist, verwendete das Team von Stefánsson ein Trio von Instrumenten: das NED-Spektrographen (ausgesprochen ‘nu-id’) auf dem Wiyn 3,5-Meter-Teleskop des Kitt Peak National Observatory in Arizona sowie der Finder des Habitable-Zone Planet Finder Auf dem 10-Meter-Hobby-Eberly-Teleskop am McDonald Observatory in Texas und dem Fies-Spektrographen zum 2,6-Meter-nordischen optischen Teleskop auf La Palma auf den Kanarischen Inseln.
Diese Spektrographen sind in der Lage, die radiale Geschwindigkeit eines Sterns zu messen – wie ein Stern auf seiner Achse wackelt, während er sein Massenzentrum umkreist, das mit einem umlaufenden Begleiter geteilt wird. Je größer die Masse des Begleiters ist, desto größer ist die radiale Geschwindigkeits -Doppler -Verschiebung im Licht des Sterns.
Das Team von Stefánsson hatte 28 Kandidaten in den Gaia -Daten identifiziert. Von diesen wurde gezeigt, dass 21 binäre Sternsysteme sind. Fünf bleiben nicht schlüssig. Einer ist ein Stern, der von einem braunen Zwerg umkreist-ein Objekt, das die Grenze zwischen Planet und Star überspannt-nun Gaia-5b, und man stellte sich als Planet, Gaia-4b, heraus.
Einige Astronomen könnten jedoch argumentieren, dass Gaia-4b auch als brauner Zwerg eingestuft werden könnte; Die Trennlinien zwischen Planet und braunem Zwerg sind trübe. Einige Astronomen definieren die Unterscheidung so, wie sich das Objekt bildete. Hat es sich durch die Akkretion von felsigem Material zusammengetan, um einen riesigen Kern der Super-Erdegröße zusammenzubauen, in dem sich die humgeligen Mengen an Gas selbst eingewickelt haben, wie die Bildung von Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem? Oder bildete es sich wie ein Stern, durch den Gravitationskollapse einer Gaswolke nach der Fragmentierung der Gasscheibe, die den Hauptstern umkreist und fütterte?
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Andere Forscher unterscheiden zwischen Planeten und braunen Zwergen, je nachdem, ob sie in der Lage sind, Kernfusionsreaktionen von Deuterium für kurze Zeit zu beteiligen (vollwertige Sterne verwenden Wasserstoff in ihren Kernreaktionen). Aber wie das Team von Stefánsson feststellt, ist es nicht wirklich möglich zu sagen, was in diesen entfernten Leichen los ist.
Ein dritter Weg besteht darin, zwischen Planeten und braunen Zwergen durch ihre Masse zu unterscheiden. Eine Masse, die 13 -mal größer ist als die von Jupiter, wird normalerweise als die untere Grenze für einen braunen Zwerg angesehen, aber es gibt eine gewisse Beliebung.
Gaia-5b, das einen roten Zwergstern 134 Lichtjahre von der Erde entfernt, taktet das 20,9-fache der Masse des Jupiter ein, und so scheint es sicher, dieses Objekt einen braunen Zwerg zu bezeichnen.
Gaia-4b ist problematischer. Nur durch die Masse wird es als Planet eingestuft. Stefánssons Team untersuchte jedoch die Fülle an schweren Elementen in der Komposition des Zentralstars und fand, dass seine Chemie der unserer Sonne ziemlich ähnlich war. Rocky Planeten oder die felsigen Kerne von riesigen Planeten benötigen eine starken Versorgung schwerer Elemente, um zu bilden. Während unsere Sonne und Gaia-4 über genügend schwere Elemente zu haben, um Jupiter-Massen-Planeten zu produzieren, scheint es fraglich, dass ein Objekt 11,8-mal die Masse des Jupiter aus den verfügbaren Ressourcen bilden kann. Stefánsson schlug daher vor, dass dies auf Gaia-4b verweist, nachdem er sich aus dem Gravitationskollaps nach der Festplattenfragmentierung gebildet hatte, wo eine Art Instabilität die Gasscheibe um den zentralen Stern effektiv brach.
Bedeutet das, dass Gaia-4b wirklich eher als brauner Zwerg als als Planet bezeichnet werden sollte? Wenn wir es einen Planeten nennen wollen, dann ist es einer der massivsten Planeten, die sich um einen Stern mit niedrigerem Masse befinden-solche Welten sind selten, weil sie nicht viel zusätzliches Material zur Verfügung haben, um zu bauen Riesenplaneten. In Bezug auf Planet oder Brown Dwarf bleibt das Team von Stefánsson aufgeschlossen.
Obwohl Gaia nach 12 Jahren Beobachtungen im Januar geschlossen wurde, müssen noch Daten von Daten aus der Mission analysiert werden. Diese Daten werden in großen Paketen veröffentlicht. Die jüngste war die Datenveröffentlichung 3 (DR3) im Jahr 2022 (und ergänzt mit zusätzlichen Daten im Jahr 2023), und DR4 wird 2026 erwartet.
Es gibt “weitere Planeten, die ungefähr im letzten Jahr der Daten analysiert werden”, sagte Jayadev Rajagopal, Mitglied des Teams von Stefánsson im National Science Foundation der US National Science Foundation, in einer anderen Erklärung. “Diese Arbeit ist ein Vorbote der Zukunft, in dem Gaia -Entdeckungen von Planeten und braunen Zwergen durch NEID -Daten bestätigt oder abgelehnt werden müssen.”
Die ersten beiden Planeten, die von Gaia, Gaia-1b und Gaia-2b entdeckt wurden, wurden beide gefunden, als Gaia sie entdeckte, als sie ihren Stern überschritten hatten. Der dritte Planet, Gaia-3b, war insofern etwas komplizierter, als er einen der Sterne in einem binären System astrometrisch umkreist. Insgesamt wurden bisher nur rund 200 Planeten über die astrometrische Methode festgestellt, aber mit Gaia DR4 am Horizont und Stefánssons Team in diesem Fall werden sie bald von vielen mehr begleitet.
Die Entdeckung von Gaia-4b und 5b wurde am 4. Februar im astronomischen Journal gemeldet.
