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EXTRASOLARE PLANETEN
Mehr heiße Jupiter in Sternhaufen
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
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21. Juni 2016

In Messier 67 gibt es offenbar deutlich mehr Gasriesen auf besonders engen Umlaufbahnen um ihren Zentralstern als gedacht. Das ergab jetzt eine gründliche Untersuchung des Sternhaufens. Den Überschuss dieser sogenannten heißen Jupiter erklären sich die Astronomen durch die dichtere Umgebung in dem Sternhaufen, die für zahlreiche Wechselwirkungen zwischen Planeten und Sternen sorgt.

M67

So stellt sich ein Künstler einen heißen Jupiter um einen Stern des Sternhaufens Messier 67 vor.  Bild: ESO / L. Calçada  [Großansicht]

Ein internationales Astronomenteam hat herausgefunden, dass es deutlich mehr "heiße Jupiter" im Sternhaufen Messier 67 gibt, als bisher angenommen. Zu diesem überraschenden Ergebnis kamen die Astronomen mit Hilfe langjähriger Beobachtungen mehrerer Teleskope und Instrumente, das zur Entdeckung dreier Riesenplaneten führte. Durch die dichtere Umgebung in einem Sternhaufen finden häufiger Wechselwirkungen zwischen Planeten und nahen Sternen statt, was die ungewöhnlich hohe Zahl an heißen Jupitern erklären könnte.

Das internationales Team unter der Leitung von Roberto Saglia vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching und Luca Pasquini von der ESO, hat mehrere Jahre damit verbracht, Hochpräzisionsmessungen von 88 Sternen in Messier 67 zu sammeln. Dieser offene Sternhaufen hat in etwas dasselbe Alter wie die Sonne.

Mit HARPS am 3,6-Meter-Teleskop der ESO in La Silla sowie dem High Resolution Spectrograph am Hobby-Eberly Telescope in Texas suchte das Team nach Spuren von Riesenplaneten mit kurzer Umlaufdauer, den sogenannten heißen Jupitern, in der Hoffnung das verräterische Taumeln eines Sterns zu sehen, das durch die Anwesenheit eines massereichen Objekts in einer nahen Umlaufbahn verursacht wird. Drei Sterne im Sternhaufen zeigten genau diese Anzeichen für einen Planet vom Typ "heißer Jupiter"; daneben gibt es bereits Hinweise auf mehrere weitere Planeten.

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Ein heißer Jupiter ist ein sehr großer Exoplanet, der eine Masse von mehr als etwa einem Drittel der Jupitermasse besitzt. Sie sind "heiß", da sie ihren Mutterstern sehr nah und mit einer kurzen Umlaufdauer umkreisen, ihr "Jahr" hat typischerweise weniger als zehn Tage. Ein großer Unterschied zu dem Jupiter, den wir aus unserem Sonnensystem kennen: ein Jupiterjahr beträgt etwa zwölf Erdjahre und auf Jupiter ist es deutlich kälter als auf der Erde.

"Wir verwenden einen offenen Sternhaufen als Laboratorium, um die Eigenschaften von Exoplaneten und die Theorien zur Planetenentstehung zu untersuchen", erläutert Saglia. "Hier haben wir nicht nur viele Sterne, die möglicherweise einen Planeten beherbergen, sondern auch die dichte Umgebung, in der sie sich gebildet haben müssen."

Der offene Sternhaufen Messier 67 im Sternbild Krebs ist der nächste, alte offene Sternhaufen. Es gab bereits eine Reihe von Beobachtungen, um die Sternentwicklung zu untersuchen. Die jetzige Analyse ergab, dass heiße Jupiter um Sterne in Messier 67 häufiger vorkommen, als es für Sterne außerhalb eines Sternhaufens der Fall ist. "Dies ist wirklich ein verblüffendes Ergebnis", staunt Anna Brucalassi, die für die Auswertung verantwortlich war. "Die neuen Ergebnisse bedeuten, dass ungefähr fünf Prozent der in Messier 67 untersuchten Sterne von einem heißen Jupiter umkreist werden - deutlich mehr als in vergleichbaren Studien von Sternen, die nicht Teil eines Sternhaufens sind. Hier beträgt die Rate eher ein Prozent."

 Astronomen gehen davon aus, dass es höchst unwahrscheinlich ist, dass diese exotischen Riesen tatsächlich dort entstanden sind, wo wir sie heute finden; die Bedingungen in einer so geringen Entfernung zum Mutterstern wären für die Entstehung von jupiterähnlichen Planeten nicht geeignet gewesen. Man nimmt eher an, dass sie weiter außen entstanden sind, wie es auch bei Jupiter vermutlich der Fall war, und dann mit der Zeit weiter nach innen in Richtung ihres Muttersterns gewandert sind.

Die einst kalten, weit entfernten Riesenplaneten sind nun um einiges heißer. Dies wirft die Frage auf nach der Ursache, warum sie nach innen in Richtung des Sterns gewandert sind. Für diese Frage gibt es eine Reihe möglicher Antworten, doch die Wissenschaftler schlussfolgern, dass es sich hierbei um die Auswirkungen naher Begegnungen mit benachbarten Sternen oder sogar mit Planeten in benachbarten Sonnensystemen handelt und dass das unmittelbare Umfeld um ein Sonnensystem einen bedeutenden Einfluss darauf haben kann, wie es sich entwickelt.

In einem Sternhaufen wie Messier 67, in dem sich die Sterne untereinander deutlich näher sind als im Durchschnitt, sind solche Begegnungen um einiges häufiger. Dies würde erklären, warum dort mehr heiße Jupiter gefunden wurden. Außerdem sollten in einem derartigen Szenario die heißen Jupiter exzentrische Orbits aufweisen aufgrund der Wechselwirkung mit nahen Sternen – für die drei Planeten, die in Messier 67 gefunden wurden, ist genau das der Fall. "Noch vor wenigen Jahren war kein einziger heißer Jupiter in einem offenen Sternhaufen bekannt. In nur drei Jahren hat sich das Denkmuster komplett gewandelt - von einem absoluten Fehlen hin zu einem Überschuss solcher Planeten!", so Pasquini. 

Über die Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheint.

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siehe auch
Sternhaufen: Drei Planeten in Messier 67 entdeckt - 15. Januar 2014
Kepler: Zwei Transitplaneten in einem Sternhaufen - 27. Juni 2013
Extrasolare Planeten: Planeten im Sternhaufen Praesepe - 17. September 2012
Extrasolare Planeten: Ältester extrasolarer Planet entdeckt - 11. Juli 2003
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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