Astronomen finden ein System von sechs Planeten mit nahezu perfekter Orbitalharmonie
Bis heute haben wir Hunderte von Sternen mit vielen umlaufenden Planeten entdeckt, die in der gesamten Galaxie verstreut sind. Jedes ist einzigartig, aber das System, das HD 158259 umkreist, 88 Lichtjahre entfernt, ist wirklich etwas Besonderes.
Der Stern selbst hat ungefähr die gleiche Masse und ist etwas größer als die Sonne. Sechs Planeten drehen sich darum: eine Supererde und fünf Mini-Neptune.
Nach siebenjähriger Beobachtung des Systems haben Astronomen festgestellt, dass alle sechs dieser Planeten HD 158259 in nahezu perfekter Orbitalresonanz umkreisen. Diese Entdeckung kann uns helfen, besser zu verstehen, wie sich Planetensysteme bilden und wie sie in die Konfigurationen passen, die wir sehen.
Orbitalresonanz ist, wenn die Bahnen zweier Körper um ihren Elternkörper eng miteinander verbunden sind, da die beiden rotierenden Körper einen gravitativen Einfluss aufeinander ausüben. Im Sonnensystem ist es in Planetenkörpern ziemlich selten; Die wahrscheinlich besten Beispiele sind Pluto und Neptun.
Diese beiden Körper befinden sich in der sogenannten 2: 3-Orbitalresonanz. Für jeweils zwei Umdrehungen, die Pluto um die Sonne macht, macht Neptun drei. Es ist wie musikalische Takte, die gleichzeitig gespielt werden, aber mit unterschiedlichem Timing: zwei Schläge für den ersten, drei für den zweiten.
Orbitalresonanzen wurden auch bei Exoplaneten gefunden. Aber jeder Planet, der HD 158259 umkreist, befindet sich in einer fast 3: 2-Resonanz mit dem nächsten Planeten weiter vom Stern entfernt, der auch als Periodenverhältnis von 1,5 beschrieben wird. Dies bedeutet, dass für jeweils drei Umlaufbahnen jeder Planet abgeschlossen wird, der nächste zwei.
Mithilfe von Messungen mit dem SOPHIE-Spektrographen und dem TESS-Weltraumteleskop zur Suche nach Exoplaneten konnte ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Astronomen Nathan Hare von der Universität Genf in der Schweiz die Umlaufbahnen jedes Planeten genau berechnen.
Beginnend mit der dem Stern am nächsten gelegenen Supererde, die nach Schätzungen von TESS ungefähr doppelt so groß ist wie die Masse der Erde, betragen die Umlaufbahnen 2,17, 3,4, 5,2, 7,9, 12 und 17,4 Tage.
Dies ergibt die Periodenverhältnisse von 1,57, 1,51, 1,53, 1,51 und 1,44 zwischen jedem Planetenpaar. Es ist nicht gerade perfekte Resonanz, aber es ist nah genug, um den HD 158259 als herausragendes System zu klassifizieren.
Und dies ist laut den Forschern ein Zeichen dafür, dass sich die Planeten, die den Stern umkreisen, nicht dort gebildet haben, wo sie sich jetzt befinden.
"Es gibt mehrere bekannte kompakte Systeme mit mehreren Planeten in oder in der Nähe von Resonanzen, wie TRAPPIST-1 oder Kepler-80", erklärte der Astronom Stephane Oudry von der Universität Genf.
„Es wird angenommen, dass sich solche Systeme weit vom Stern entfernt bilden, bevor sie sich ihm nähern. In diesem Szenario spielen Resonanzen eine entscheidende Rolle. "
Es wird angenommen, dass diese Resonanzen auftreten, wenn planetare Embryonen in einer protoplanetaren Scheibe vom äußeren Rand der Scheibe wachsen und nach innen wandern. Dies erzeugt eine Kette von Orbitalresonanzen im gesamten System.
Sobald sich das verbleibende Gas in der Scheibe aufgelöst hat, kann es die Orbitalresonanzen destabilisieren - und dies könnte das sein, was wir bei HD 158259 sehen. Und diese winzigen Unterschiede in den Orbitalresonanzen können uns mehr darüber erzählen, wie diese Destabilisierung auftritt.
"Die aktuelle Abweichung der Periodenverhältnisse von 3: 2 enthält viele Informationen", sagte Hara.
„Mit diesen Werten einerseits und Gezeitenmodellen andererseits könnten wir die interne Struktur von Planeten bei zukünftigen Erkundungen einschränken. Der aktuelle Zustand des Systems gibt uns also ein Fenster für seine Bildung. "
Die Forschung wird in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
Quellen: Foto: NASA / Tim Pyle