Ein internationales Team, darunter die UNIGE, hat den „neptunischen Kamm“ enthüllt, eine Überdichte von Neptunen, die zwischen der neptunischen Wüste und der neptunischen Savanne liegt. Erläuterungen.
© Elsa Bersier - CFPArts / ESBDi Genf
Astronomen haben den „neptunischen Kamm“ entdeckt, eine neu identifizierte Eigenschaft in der Verteilung von Exoplaneten.
Diese Entdeckung, durchgeführt von einem internationalen Team, das Mitglieder der Universität Genf (UNIGE), des PRN PlanetS und des Centro de Astrobiología (CAB) umfasst, hebt die komplexe Dynamik zwischen der neptunischen Wüste, einer Region, in der heiße Neptuns selten sind, und der neptunischen Savanne, in der diese Planeten häufiger vorkommen, hervor. Wenn Astronomen diese kritischen Zonen besser verstehen, gewinnen sie wertvolle Erkenntnisse über die dynamischen Prozesse, die die Bildung und Entwicklung von Exoplaneten in der Nähe ihres Sterns beeinflussen. Diese Arbeit ist im Journal
Astronomy & Astrophysics nachzulesen.
Um die große Vielfalt der Exoplanetensysteme zu visualisieren, stellen Wissenschaftler oft die Verteilung der Planeten in Abhängigkeit von ihrem Radius und ihrer Umlaufperiode dar. Dies hilft, Regionen hervorzuheben, in denen Exoplaneten ähnliche Eigenschaften aufweisen, die Astronomen dann zu verstehen versuchen. Eine der rätselhaftesten Regionen ist die „Neptun-Wüste“, in der Planeten von der Größe Neptuns überraschend selten sind.
Es wird angenommen, dass dieser Mangel an Neptunen in der Verteilung von Planeten, die sich in der Nähe ihres Sterns befinden, durch eine intensive Sternenstrahlung verursacht wird, die die Atmosphäre der Planeten abzieht, sie erodiert und in kleinere Planeten verwandelt.
Jenseits dieser kargen Wüste liegt die „neptunische Savanne“, eine weniger extreme Zone – d.h. insbesondere weniger heiß – in der man häufiger Planeten von der Größe Neptuns findet. In dieser Region ermöglichen es die Bedingungen den Planeten, ihre Gasumhüllung zu bewahren, was zu einer dichter besiedelten Zone von Neptunen führt. Das Verständnis der Entstehung der neptunischen Wüste und Savanne ist eine zentrale Fragestellung der Exoplanetenforschung.
Die Entdeckung des Kamms: Eine sorgfältige Analyse
Die neue Studie konzentriert sich auf den Übergang zwischen der Neptun-Wüste und der Savanne. Die Astronomen entdeckten eine Konzentration von Neptunen an der Grenze zur Wüste, eine unerwartete Eigenschaft, die heute als „neptunischer Kamm“ bezeichnet wird.
„Wir haben eine Überdichte an Planeten in dieser Region gefunden, was auf einen scharfen Übergang zwischen der leeren Neptun-Wüste und der dichter besiedelten neptunischen Savanne hinweist“, erklärt Vincent Bourrier, Assistenzprofessor am Astronomischen Departement der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE und Mitautor der Studie. Dieser neu identifizierte Kamm markiert eine kritische Zone, in der es Planeten gelingt, nahe an ihre Sterne zu wandern und dabei dennoch der intensiven Strahlung standzuhalten.
Diese Entdeckung wurde durch die Analyse von Daten der NASA-Mission Kepler ermöglicht, die durch fortgeschrittene statistische Techniken von Beobachtungsfehlern bereinigt wurden. Die Wissenschaftler haben akribisch die Verteilung von Periode und Radius dieser Exoplaneten kartiert und so die verschiedenen Regionen enthüllt, die die neptunische Landschaft definieren. Die Analyse des Teams ermöglichte die Identifizierung des neptunischen Kamms in Bahnen, die zwischen 3,2 und 5,7 Tagen dauern, eingebettet zwischen der neptunischen Wüste und der neptunischen Savanne.
Diese umfassende Kartierung hebt die komplexen Prozesse hervor, die an der Wanderung und dem Überleben dieser Planeten in der Nähe ihrer Sterne beteiligt sind.
Auswirkungen auf die Entstehung und Entwicklung von Planeten
„Der neptunische Kamm dominiert die Wüste und die Savanne. Er liefert uns einen Schlüssel zum Verständnis der physikalischen Mechanismen, die die Wüste formen“, betont Vincent Bourrier. Die meisten Neptunen könnten zu Beginn ihres Lebens über die Savanne und die Wüste verteilt sein, indem sie nach innen in die Scheibe wandern, in der sie sich gebildet haben. Die Existenz des Kamms legt nahe, dass einige Planeten von der Größe Neptuns durch eine Hochbahnexzentrizitätsmigration in diese Region gebracht werden, die später in ihrem Leben stattfindet und es ihnen ermöglicht, der Erosion durch ihre Sterne zu widerstehen.
Diese Migrationsprozesse, die mit der Photoverdampfung verbunden sind, sind wahrscheinlich verantwortlich für die besonderen Merkmale, die in der neptunischen Landschaft zu beobachten sind. Die Ähnlichkeiten zwischen dem neptunischen Kamm und einer weiteren Eigenschaft in der Verteilung der Exoplaneten, dem Klumpen der heißen Jupiter, deuten darauf hin, dass ähnliche evolutionäre Prozesse beide Planetenpopulationen beeinflussen könnten.
Ein ehrgeiziges Beobachtungsprogramm
Um die Rätsel der Wüste und der Savanne besser zu lösen, hat das Team unter der Leitung der UNIGE ein groß angelegtes Beobachtungsprogramm mit dem hochauflösenden Spektrographen ESPRESSO eingerichtet, der am Very Large Telescope der ESO montiert ist. Dieses Programm zielt darauf ab, einen vollständigen Katalog der orbitale Ausrichtung der Planeten in einer Stichprobe heißer Neptunen zu erstellen. Diese Ausrichtung hängt vom Migrationsprozess ab und liefert somit kritische Daten über deren Entstehung und Entwicklung, die wichtige Hinweise auf das Verständnis der Besonderheiten der Neptun-Verteilung geben.
„Der neptunische Kamm ist erst der Anfang,“ schließt Amadeo Castro-González, Doktorand am Centro de Astrobiología (CAB) in Madrid, zu Gast an der UNIGE und Hauptautor der Studie. „Dank der bevorstehenden Ergebnisse dieses Beobachtungsprogramms werden wir in der Lage sein, unsere Hypothesen über den Ursprung und die Entwicklung dieser faszinierenden Welten zu überprüfen und einen umfassenderen Überblick über die Landschaft heißer Neptunen zu erhalten.“
Quelle: Universität Genf