Ein internationales Astronomenteam hat einen neptungroßen Planeten entdeckt, der dichter als Stahl ist. Die Wissenschaftler vermuten, dass seine Zusammensetzung die Folge einer gigantischen planetaren Kollision sein könnte.
Die Masse von TOI-1853b ist fast doppelt so groß wie die Massen aller vergleichbar großen bekannten Planeten und seine Dichte ist unglaublich hoch. Das bedeutet, dass er aus einem größeren Anteil an Gestein besteht, als man bei dieser Größenordnung normalerweise erwarten würde.
In der Studie, die am 30. August 2023 im Journal Nature veröffentlicht wurde, vermuten Wissenschaftler unter Leitung von Luca Naponiello von der University of Rome Tor Vergata und der University of Bristol, dass dies die Folge planetarer Kollisionen ist. Diese riesigen Einschläge könnten einen Teil der leichteren Atmosphäre und des Wassers fortgerissen und große Mengen Gestein zurückgelassen haben.
Der Co-Autor und Seniorforscher Dr. Phil Carter von der School of Physics an der University of Bristol erklärte: „Wir haben überzeugende Belege für hochenergetische Kollisionen zwischen planetaren Himmelskörpern in unserem Sonnensystem, beispielsweise die Existenz des Erdmondes, sowie gute Belege von einer kleinen Anzahl Exoplaneten. Wir wissen, dass es in Exoplanetensystemen eine breite Vielfalt an Exoplaneten gibt: Viele besitzen keinen vergleichbaren in unserem Sonnensystem, aber oft besitzen sie Massen und Zusammensetzungen zwischen jenen der Gesteinsplaneten und jenen der Eisriesen Neptun und Uranus. Unser Beitrag zu der Studie bestand in der Modellierung extremer Einschläge, die möglicherweise die leichtere Atmosphäre und das Wasser und Eis des ursprünglichen größeren Planeten hätten wegreißen können, um die gemessene extreme Dichte zu erzeugen. Wir stellten fest, dass der ursprüngliche Himmelskörper wahrscheinlich wasserreich hätte sein müssen und einen extremen Einschlag mit mehr als 75 Kilometern pro Sekunde hätte erleiden müssen, um TOI-1853b so zu erschaffen, wie er beobachtet wird.“
Dieser Planet liefert neue Belege für die Bedeutung von Rieseneinschlägen bei der Entstehung von Planeten in der Galaxie. Die Entdeckung hilft dabei, die Theorien über die Planetenentstehung basierend auf dem Sonnensystem mit der Entstehung von Exoplaneten zu verknüpfen. Die Entdeckung dieses extremen Planeten gibt neue Einblicke in die Bildung und Entwicklung von Planetensystemen.
Der Postdoktorand und Co-Autor Jingyao Dou sagte: „Dieser Planet ist sehr überraschend. Normalerweise gehen wir davon aus, dass sich Planeten mit so viel Gestein zu Gasriesen wie Jupiter entwickeln, die Dichten ähnlich wie Wasser aufweisen. TOI-1853b ist so groß wie Neptun, aber besitzt eine Dichte, die größer als jene von Stahl ist. Unsere Arbeit zeigt, dass dies passieren kann, wenn der Planet während seiner Entstehung extrem energiereiche Planet-Planet-Kollisionen erleidet. Diese Kollisionen rissen einen Teil der leichteren Atmosphäre und des Wassers weg und ließen einen mit Gestein angereicherten, sehr dichten Planeten zurück.“
Jetzt plant das Team detaillierte Nachfolgebeobachtungen von TOI-1853, um eine eventuell vorhandene Restatmosphäre nachzuweisen und seine Zusammensetzung zu untersuchen.
Die außerordentliche Professorin und Co-Autorin Dr. Zoë Leinhardt schlussfolgerte: „Bisher hatten wir solch extreme Rieseneinschläge nicht untersucht, weil wir sie nicht erwartet hatten. Es gibt noch viel Arbeit zu tun, um die Materialmodelle zu verbessern, die unseren Simulationen zugrunde liegen, und den Bereich der modellierten Rieseneinschläge auszuweiten.“
(THK)
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