Hubble identifiziert den ältesten bekannten Planeten

Bildnachweis: Hubble

Das Hubble-Weltraumteleskop wurde kürzlich verwendet, um den ältesten jemals entdeckten extrasolaren Planeten zu identifizieren. Mit Hubble konnten Astronomen besser erklären, wie der Planet um einen Pulsar herum endete. Diese Entdeckung könnte die aktuellen Modelle der Planetenentwicklung umformen, die voraussagten, dass Sterne mindestens einen vollständigen Zyklus durchlaufen müssen, um die schwereren Elemente zu erzeugen, die Planeten benötigen.

Lange bevor unsere Sonne und Erde jemals existierten, bildete sich ein Jupiter-großer Planet um einen sonnenähnlichen Stern. Jetzt, 13 Milliarden Jahre später, hat das Hubble-Weltraumteleskop der NASA die Masse dieses am weitesten entfernten und ältesten bekannten Planeten genau gemessen. Der alte Planet hat eine bemerkenswerte Geschichte hinter sich, weil er in einer unwahrscheinlichen, rauen Nachbarschaft gelandet ist. Es umkreist ein eigenartiges Paar ausgebrannter Sterne im überfüllten Kern eines Kugelsternhaufens.

Die neuen Hubble-Erkenntnisse schließen ein Jahrzehnt der Spekulation und Debatte über die wahre Natur dieser antiken Welt ab, die ein Jahrhundert braucht, um jede Umlaufbahn zu vollenden. Der Planet ist 2,5-mal so groß wie Jupiter. Seine Existenz liefert verlockende Beweise dafür, dass die ersten Planeten innerhalb einer Milliarde Jahre nach dem Urknall schnell gebildet wurden, was die Astronomen zu dem Schluss führte, dass Planeten im Universum sehr häufig vorkommen.

Der Planet liegt jetzt im Kern des alten Kugelsternhaufens M4, der sich im Sommerkonstellation Scorpius 5.600 Lichtjahre entfernt befindet. Kugelhaufen haben einen Mangel an schwereren Elementen, weil sie sich so früh im Universum gebildet haben, dass schwerere Elemente in den Kernöfen der Sterne nicht in Hülle und Fülle gekocht wurden. Einige Astronomen haben daher argumentiert, dass Kugelhaufen keine Planeten enthalten können. Diese Schlussfolgerung wurde 1999 gestützt, als Hubble keine eng umlaufenden Planeten vom Typ „heißer Jupiter“ um die Sterne des Kugelsternhaufens 47 Tucanae fand. Nun scheint es, dass Astronomen nur an der falschen Stelle gesucht haben und dass Gasriesenwelten, die in größerer Entfernung von ihren Sternen umkreisen, in Kugelhaufen häufig vorkommen könnten.

„Unsere Hubble-Messung bietet verlockende Beweise dafür, dass Planetenbildungsprozesse sehr robust und effizient sind, wenn eine kleine Menge schwererer Elemente verwendet wird. Dies impliziert, dass die Planetenbildung sehr früh im Universum stattgefunden hat “, sagt Steinn Sigurdsson von der Pennsylvania State University.

"Dies ist enorm ermutigend, dass Planeten wahrscheinlich in Kugelsternhaufen reichlich vorhanden sind", sagt Harvey Richer von der University of British Columbia. Er stützt diese Schlussfolgerung auf die Tatsache, dass ein Planet an einem so unwahrscheinlichen Ort entdeckt wurde und zwei gefangene Sterne umkreist? ein heliumweißer Zwerg und ein sich schnell drehender Neutronenstern? in der Nähe des überfüllten Kerns eines Kugelhaufens, in dem zerbrechliche Planetensysteme aufgrund von Gravitationswechselwirkungen mit benachbarten Sternen auseinandergerissen werden.

Die Geschichte der Entdeckung dieses Planeten begann 1988, als der Pulsar PSR B1620-26 in M4 entdeckt wurde. Es ist ein Neutronenstern, der sich knapp 100 Mal pro Sekunde dreht und regelmäßige Funkimpulse wie ein Leuchtturmstrahl aussendet. Der weiße Zwerg wurde durch seine Wirkung auf den uhrähnlichen Pulsar schnell gefunden, da sich die beiden Sterne zweimal pro Jahr umkreisten. Einige Zeit später bemerkten Astronomen weitere Unregelmäßigkeiten im Pulsar, die darauf hindeuteten, dass ein drittes Objekt die anderen umkreiste. Es wurde vermutet, dass dieses neue Objekt ein Planet ist, aber es könnte auch ein Brauner Zwerg oder ein Stern mit geringer Masse sein. Die Debatte über seine wahre Identität wurde in den neunziger Jahren fortgesetzt.

Sigurdsson, Richer und ihre Mitermittler haben die Debatte beigelegt, indem sie endlich die tatsächliche Masse des Planeten durch geniale himmlische Detektivarbeit gemessen haben. Sie hatten exquisite Hubble-Daten aus der Mitte der neunziger Jahre, die zur Untersuchung der weißen Zwerge in M4 herangezogen wurden. Durch diese Beobachtungen konnten sie den weißen Zwerg erkennen, der den Pulsar umkreist, und seine Farbe und Temperatur messen. Unter Verwendung von Evolutionsmodellen, die von Brad Hansen von der University of California in Los Angeles berechnet wurden, schätzten die Astronomen die Masse des Weißen Zwergs. Dies wurde wiederum mit dem Ausmaß des Wackelns im Pulsarsignal verglichen, wodurch die Astronomen die Neigung der Umlaufbahn des Weißen Zwergs von der Erde aus gesehen berechnen konnten. In Kombination mit den Funkstudien des wackelnden Pulsars zeigten diese kritischen Beweise auch die Neigung der Umlaufbahn des Planeten, sodass die genaue Masse endlich bekannt werden konnte. Mit einer Masse von nur 2,5 Jupitern ist das Objekt zu klein, um ein Stern oder ein Brauner Zwerg zu sein, und muss stattdessen ein Planet sein.

Der Planet hatte in den letzten 13 Milliarden Jahren eine holprige Straße. Als es geboren wurde, umkreiste es wahrscheinlich seine jugendliche gelbe Sonne in ungefähr der gleichen Entfernung, in der Jupiter von unserer Sonne entfernt ist. Der Planet überlebte blasige ultraviolette Strahlung, Supernova-Strahlung und Stoßwellen, die den jungen Kugelsternhaufen in seinen Anfängen in einem wütenden Feuersturm der Sterngeburt verwüstet haben müssen. Ungefähr zu der Zeit, als mehrzelliges Leben auf der Erde auftauchte, tauchten der Planet und der Stern in den Kern von M4 ein. In dieser dicht gedrängten Region näherten sich der Planet und seine Sonne einem alten Pulsar, der in jungen Jahren in einer Supernova gebildet wurde und einen eigenen Sternbegleiter hatte. In einem Gravitationstanz in Zeitlupe wurden Sonne und Planet vom Pulsar erfasst, dessen ursprünglicher Begleiter in den Weltraum ausgestoßen und verloren wurde. Der Pulsar, die Sonne und der Planet wurden selbst durch Gravitationsrückstoß in die weniger dichten äußeren Regionen des Clusters geschleudert. Als der Stern älter wurde, stieg er schließlich zu einem roten Riesen auf und verschüttete Materie auf den Pulsar. Der mit dieser Materie übertragene Impuls führte dazu, dass sich der Neutronenstern „drehte“ und als Millisekundenpulsar wieder erwachte. In der Zwischenzeit setzte der Planet seine gemächliche Umlaufbahn in einer Entfernung von etwa 2 Milliarden Meilen vom Paar fort (ungefähr die gleiche Entfernung, die Uranus von unserer Sonne entfernt ist).

Es ist wahrscheinlich, dass der Planet ein Gasriese ist, ohne eine feste Oberfläche wie die Erde. Da es so früh im Leben des Universums entstanden ist, enthält es wahrscheinlich nicht genügend Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff. Aus diesen Gründen ist es sehr unwahrscheinlich, dass der Planet Leben beherbergt. Selbst wenn das Leben zum Beispiel auf einem festen Mond entstanden wäre, der den Planeten umkreist, ist es unwahrscheinlich, dass es die intensive Röntgenexplosion überlebt hat, die mit dem Hochdrehen des Pulsars einhergegangen wäre. Leider ist es unwahrscheinlich, dass eine Zivilisation die dramatische Geschichte dieses Planeten miterlebte und aufzeichnete, die fast zu Beginn der Zeit selbst begann.

Originalquelle: Hubble-Pressemitteilung

Rate article
Schreibe einen Kommentar