Als Planet mit mehr als einem Zentralstern aufzuwachsen, hat seine Herausforderungen. Während die Planeten in unserem Sonnensystem nur einen Stern – unsere Sonne – umkreisen, können andere weiter entfernte Planeten, sogenannte Exoplaneten, Mitglieder von Familien mit zwei oder mehr Sternen sein. Wissenschaftler, die mehr über die komplexen Auswirkungen von Mehrfachsystemen auf Planeten erfahren möchten, haben Studien über zwei neue Fälle durchgeführt: einen Planeten mit drei Sternen und einen anderen mit vier Sternen.
Die Entdeckungen wurden mit Instrumenten gemacht, die an Teleskopen des Palomar Observatory in San Diego angebracht waren: die von dem Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics in Indien und dem California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena entwickelte adaptive Optik Robo-AO, sowie die adaptive Optik PALM-3000. Letztere wurde teilweise von der NASA finanziert und vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena und vom Caltech entwickelt.
Dies ist erst das zweite Mal, dass ein Planet in einem Vierfach-Sternsystem identifiziert wurde. Obwohl der Planet bereits vorher bekannt war, nahm man an, dass er nur drei Zentralsterne besitzt, nicht vier. Der erste Planet in einem Vierfachsystem, KIC 4862625, wurde 2013 von Bürgerwissenschaftlern mit Hilfe von öffentlich zugänglichen Daten der Kepler-Mission gefunden.
Die neueste Entdeckung lässt darauf schließen, dass Planeten in Vierfachsystem nicht so selten vorkommen könnten wie ursprünglich angenommen. Neue Forschungsarbeiten haben sogar gezeigt, dass diese Art Sternsystem, das normalerweise aus zwei Zwillingssternen besteht, die sich in großer Entfernung gegenseitig umkreisen, häufiger anzutreffen ist als bislang geglaubt. „Etwa vier Prozent der sonnenähnlichen Sterne befinden sich in Vierfachsystemen, was aufgrund stetig verbesserter Beobachtungsmethoden mehr ist als in vorherigen Schätzungen“, sagte Co-Autor Andrei Tokovinin vom Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile.
Das neu entdeckte Planetensystem mit vier Sternen trägt die Bezeichnung 30 Ari und liegt 136 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Aries (Widder). Der Gasplanet des Systems ist riesig – er hat ungefähr die zehnfache Jupitermasse und umkreist seinen Hauptstern alle 335 Tage. Der Hauptstern hat einen relativ nahen Partnerstern, den der Planet nicht umkreist. Dieses Paar ist wiederum in einer Umlaufbahn um ein anderes Sternpaar, das sich in großer Entfernung von rund 1.670 Astronomischen Einheiten befindet. Eine Astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Astronomen zufolge ist es sehr unwahrscheinlich, dass dieser Planet oder potenzielle Monde, die ihn umkreisen könnten, Leben erhalten kann.
Wäre es möglich, den Himmel von dieser Welt aus zu betrachten, würden die vier Sterne des Systems wie eine kleine Sonne und zwei sehr helle Sterne aussehen, die bei Tageslicht sichtbar wären. Einer der Sterne würde sich in einem ausreichend großen Teleskop als ein Doppelsternsystem herausstellen, in dem zwei Sterne einander umkreisen.
In den vergangenen Jahren wurden dutzende Planeten mit zwei oder drei Zentralsternen entdeckt, darunter diejenigen, die an die Sonnenuntergänge auf „Tatooine“ aus den Star-Wars-Filmen erinnern. Planeten mit mehreren Zentralsternen zu finden, ist keine große Überraschung, wenn man bedenkt, dass Doppelsternsysteme in unserer Galaxie häufiger vorkommen als Einzelsterne. „Sternsysteme gibt es in zahllosen Formen. Es können Einzelsterne, Doppelsterne, Dreifachsterne oder sogar Fünffachsterne sein“, sagte Lewis Roberts vom JPL, der Hauptautor der neuen Studie, die im Astrophysical Journal erscheint. „Es ist erstaunlich, wie die Natur diese Dinge zusammenbringt.“
Roberts und seine Kollegen wollen die Auswirkungen verstehen, die Mehrfachsternsysteme auf ihre sich entwickelnden, jungen Planeten haben. Belege sprechen dafür, dass stellare Begleiter das Schicksal von Planeten beeinflussen können, indem sie die Umlaufbahnen der Planeten verändern und einige von ihnen sogar massereicher werden lassen. Beispielsweise können „Hot Jupiters“ (das sind Planeten mit der Masse des Jupiter, die ihren Stern innerhalb weniger Tage umkreisen) durch die gravitative Hand eines stellaren Begleiters langsam näher an ihren Hauptstern geschubst werden.
In der neuen Studie beschreiben die Forscher, wie sie das automatische Robo-AO-System am Palomar Observatory nutzten, um den Nachthimmel zu scannen und jede Nacht hunderte Sterne nach Anzeichen für stellare Begleiter abzusuchen. Sie fanden zwei Kandidaten mit Exoplaneten: das Vierfachsystem 30 Ari und ein Dreifachsystem namens HD 2638. Die Ergebnisse wurden mit dem höher auflösenden PALM-3000-Instrument bestätigt, das ebenfalls am Palomar Observatory zum Einsatz kam.
Der neue Planet mit dem Sterntrio ist ein Hot Jupiter, der seinen Hauptstern in geringer Entfernung umkreist, wobei er drei Tage für eine Umrundung benötigt. Forscher wussten bereits, dass sich dieser Hauptstern in einem gravitativen Tanz mit einem anderen Stern befindet, der etwa 0,7 Lichtjahre (circa 44.000 Astronomische Einheiten) entfernt liegt. Das ist relativ weit für ein Sternpaar. Die neueste Entdeckung ist ein dritter Stern in dem System, der den Hauptstern in einer Entfernung von 28 Astronomischen Einheiten umkreist. Das ist nahe genug, damit er die Entwicklung und die endgültige Umlaufbahn des Hot Jupiter beeinflussen konnte. „Dieses Ergebnis stärkt den Zusammenhang zwischen Mehrfachsystemen und massereichen Planeten“, sagte Roberts.
Im Fall von 30 Ari erhöhte die Entdeckung die Anzahl der bekannten Sterne in dem System von drei auf vier. Der vierte Stern ist rund 23 Astronomische Einheiten von dem Planeten entfernt. Während dieser stellare Begleiter und sein Planet einander näher sind als jene in dem System HD 2638, scheint der neu entdeckte Stern die Umlaufbahn des Planeten jedoch nicht beeinflusst zu haben. Der genaue Grund dafür ist unklar, deshalb plant das Team weitere Beobachtungen, um die Umlaufbahn des Sterns und die komplexe Dynamik seiner Familie besser zu verstehen.
Das JPL wird vom California Institute of Technology in Pasadena für die NASA betrieben.
Quelle: http://www.nasa.gov/jpl/planet-reared-by-four-parent-stars/index.html
(THK)
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