Astronomen haben erstmals einen Exoplaneten entdeckt, der einen alten Stern umkreist. Der letzte Exoplanet, den das Kepler-Weltraumteleskop findet, ist dazu bestimmt, sich immer näher an seinen expandierenden Stern heranzudrehen, bis er zerschmettert und ausgelöscht wird.
Indem Sie uns unseren ersten Blick auf a Sonnensystem So spät in seinem Lebenszyklus liefert die Entdeckung neue Einblicke in den allmählichen Prozess des Zerfalls der Planetenumlaufbahn. Für viele Welten, darunter auch die Erde, wird in den nächsten 5 Milliarden Jahren ein Sterntod vorhergesagt. Kepler-1568b ist ein Exoplanet mit einer verbleibenden Lebensdauer von weniger als 3 Millionen Jahren.
Der Erstautor Shreyas Vissapragada sagte: „Wir haben bereits Hinweise darauf entdeckt, dass sich Exoplaneten spiralförmig auf sie zubewegen Sterne, aber wir haben noch nie zuvor einen solchen Planeten um einen gesehen entwickelter Stern"
„Bei sonnenähnlichen Sternen bezieht sich „entwickelt“ auf diejenigen, die alle verschmolzen sind Wasserstoff in Helium und traten in die nächste Phase ihres Lebens ein. In diesem Fall hat der Stern begonnen, sich zu einem Unterriesen auszudehnen. Die Theorie sagt voraus, dass entwickelte Sterne sehr effektiv Energie aus den Umlaufbahnen ihrer Planeten entziehen, und jetzt können wir diese Theorien mit Beobachtungen testen.“
Der unglückselige Exoplanet ist als Kepler-1658b bekannt. Seine Entdeckung wurde durch das Kepler-Weltraumteleskop ermöglicht, eine bahnbrechende Planetenjagdmission, die 2009 begann. Als erster Kandidat für einen neuen Exoplaneten, den Kepler jemals sah, erhielt er den Namen KOI 4.01, oder das 4. Objekt von von Kepler entdecktes Interesse.
KOI 4.01 wurde zunächst als falsch positiv abgetan. Bevor Wissenschaftler erfuhren, dass die Daten nicht zum Modell passten, glaubten sie, dass sie ein Modell modellierten Neptungroßes Objekt um einen sonnengroßen Stern; ein Jahrzehnt würde vergehen, während er seismische Wellen beobachtete, die sich durch seinen Stern ausbreiteten. Nachdem Wissenschaftler gezeigt hatten, dass der Planet und sein Stern weitaus größer sind als ursprünglich angenommen, wurde das Objekt offiziell als 1658. Objekt in Keplers Katalog aufgenommen.
Kepler-1658b ist ein sogenannter heißer Jupiter. Dieser Abstand für Kepler-1658b beträgt nur ein Achtel des Abstands zwischen unserem Sun und Merkur, der eine seiner nächsten Umlaufbahnen hat. Kepler-1658b umkreist seinen Stern in nur 3.8 Tagen, im Gegensatz zur 88-tägigen Umlaufbahn von Merkur.
Kepler-1658b ist etwa 2 Milliarden Jahre alt und befindet sich im letzten 1 % seines Lebens. Sein Stern hat das Stadium seines stellaren Lebenszyklus erreicht, in dem er zu wachsen begonnen hat, wie es für unsere Sonne vorhergesagt wird, und ist in das eingetreten, was Astronomen als Unterriesenphase bezeichnen. Die Kernstruktur entwickelter Sterne im Gegensatz dazu wasserstoffreiche Sterne Theoretischen Vorhersagen zufolge sollte ein Sonnensystem wie unsere Sonne leichter zur Ableitung der Gezeitenenergie führen, die von den Umlaufbahnen der Planeten aufgenommen wird. Dadurch würde sich der orbitale Zerfallsprozess beschleunigen, was die Untersuchung einer für den Menschen relevanten Zeitskala einfacher machen würde.
Orbitalzerfall und Kollision sind unvermeidlich heiße Jupiter und andere Planeten in der Nähe ihrer Sonne. Da der Prozess jedoch so quälend langsam verläuft, hat es sich als schwierig erwiesen, zu überwachen, wie Exoplaneten durch die Abflüsse ihrer Muttersterne kreisen. Der aktuellen Analyse zufolge verringert sich die Umlaufzeit von Kepler-1658 b jährlich um 131 Millisekunden (Tausendstelsekunden).
Wissenschaftler stellten fest, „Um diesen Rückgang zu erkennen, waren viele Jahre sorgfältiger Beobachtung erforderlich. Die Beobachtung begann mit Kepler und wurde vom Hale-Teleskop des Palomar-Observatoriums in Südkalifornien und schließlich vom Transiting Exoplanet Survey Telescope (TESS) aufgenommen, das 2018 gestartet wurde. Alle drei Instrumente erfassten Transite, die Bezeichnung dafür, wenn ein Exoplanet das kreuzt Gesicht seines Sterns und verursacht eine sehr leichte Abschwächung der Helligkeit des Sterns. In den letzten 13 Jahren hat sich der Abstand zwischen den Transits von Kepler-1658 b leicht, aber stetig verringert.“
„Dasselbe Phänomen, das für den täglichen Anstieg und Fall der Ozeane auf der Erde verantwortlich ist: die Gezeiten.“
„Durch das Ziehen wird die Form jedes einzelnen Körpers verzerrt und Energie wird freigesetzt, wenn der Planet und der Stern auf diese Veränderungen reagieren. Abhängig von den Abständen zwischen ihnen, ihrer Größe und ihrer Rotationsgeschwindigkeit können diese Gezeitenwechselwirkungen dazu führen, dass Körper sich gegenseitig wegdrücken – was bei der Erde und dem sich langsam nach außen drehenden Mond der Fall ist – oder nach innen, wie bei Kepler-1658b, auf ihn zu Stern."
„Viele Forscher verstehen diese Dynamik immer noch nicht, insbesondere in Stern-Planet-Szenarien, daher sind die Astrophysiker bestrebt, mehr aus dem Kepler-1658-System zu lernen.“
Ashley Chontos, Henry Norris Russell Postdoktorandin für Astrophysik in Princeton sagte, „Obwohl das System dieses Exoplaneten physikalisch unserem Sonnensystem – unserer Heimat – sehr unähnlich ist, kann es uns dennoch viel über die Effizienz dieser Gezeitendissipationsprozesse und die Überlebensdauer dieser Planeten verraten.“
Journal Referenz:
- Shreyas Vissapragada et al. Der mögliche Gezeitenuntergang von Keplers erstem Planetensystem. Die astrophysikalischen Zeitschriftenbriefe. DOI: 10.3847/2041-8213/aca47e
