Exomoon in Neptungröße gefunden, der einen Planeten in Jupitergröße umkreist?

Planeten jenseits unseres Sonnensystems zu finden, ist bereits eine harte und mühsame Arbeit. Aber wenn es um bestätigte Exoplaneten geht, ist es eine noch schwierigere Aufgabe festzustellen, ob diese Welten ihre eigenen Satelliten haben oder nicht – auch bekannt als. "Exomoons". Ähnlich wie das Studium der Exoplaneten selbst bietet das Studium der Exomoons jedoch einige unglaubliche Möglichkeiten, mehr über unser Universum zu erfahren.

Von allen möglichen Kandidaten wurde der jüngste (und wahrscheinlich wahrscheinlichste) bereits im Juli 2017 angekündigt. Dieser Mond, bekannt als Kepler-1625 b-i, umkreist einen Gasriesen, der ungefähr 4.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Laut einer neuen Studie könnte dieser Exomoon tatsächlich selbst ein Gasriese in Neptungröße sein. Wenn dies zutrifft, ist dies der erste Fall, in dem ein Gasriese gefunden wurde, der einen anderen Gasriesen umkreist.

Die Studie mit dem Titel „Die Natur des riesigen Exomoon-Kandidaten Kepler-1625 b-i“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Astronomie und Astrophysik. Die Studie wurde von René Heller, einem Astrophysiker des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung, durchgeführt, der die von der Kepler Mission, die Masse des Exomoons einzuschränken und seine wahre Natur zu bestimmen.

Im Sonnensystem erzählen uns Monde viel über die Entstehung und Entwicklung ihres Wirtsplaneten. Ebenso dürfte die Untersuchung von Exomoons Einblicke in außersolare Planetensysteme geben. Wie Dr. Heller dem Space Magazine per E-Mail erklärte, könnten diese Studien auch Aufschluss darüber geben, ob diese Systeme bewohnbare Planeten haben oder nicht:

Monde haben sich als äußerst hilfreich erwiesen, um die Entstehung und Entwicklung der Planeten im Sonnensystem zu untersuchen. Der Erdmond war zum Beispiel der Schlüssel, um die anfänglichen astrophysikalischen Bedingungen wie die Gesamtmasse der Erde und den ursprünglichen Spinzustand der Erde für das festzulegen, was zu unserer bewohnbaren Umwelt geworden ist. Als weiteres Beispiel wurden die galiläischen Monde um Jupiter verwendet, um die Bedingungen der ursprünglichen Akkretionsscheibe um Jupiter zu untersuchen, aus der der Planet vor 4,5 Milliarden Jahren seine Masse gezogen hat. Diese Akkretionsscheibe ist längst verschwunden, aber die Monde, die sich in der Scheibe gebildet haben, sind immer noch da. Und so können wir die Monde, insbesondere ihre zeitgenössische Zusammensetzung und ihren Wassergehalt, nutzen, um die Planetenbildung in der Vergangenheit zu untersuchen. “

In Bezug auf das Kepler-1625-Sternensystem konnten frühere Studien Schätzungen der Radien von Kepler-1625 b und seines möglichen Mondes auf der Grundlage von drei beobachteten Transiten vor seinem Stern erstellen. Die Lichtkurven, die durch diese drei beobachteten Transite erzeugt wurden, führten zu der Theorie, dass Kepler-1625 einen Exomoon in Neptungröße umkreiste und sich in einer Entfernung von etwa dem 20-fachen des Radius des Planeten befand.

Wie Dr. Heller in seiner Studie anzeigte, wurden Radialgeschwindigkeitsmessungen des Wirtssterns (Kepler-1625) nicht berücksichtigt, was zu Massenschätzungen für beide Körper geführt hätte. Um dies anzugehen, betrachtete Dr. Heller zusätzlich zu den scheinbaren Größen des Planeten und des Mondes verschiedene Massenregime, basierend auf ihren beobachteten Signaturen. Darüber hinaus versuchte er, den Planeten und den Mond in den Kontext der Mondbildung im Sonnensystem zu stellen.

Der erste Schritt laut Dr. Heller bestand darin, Schätzungen der möglichen Masse des Exomoon-Kandidaten und seines Wirtsplaneten auf der Grundlage der Eigenschaften durchzuführen, die in den von Kepler beobachteten Transitlichtkurven gezeigt wurden.

"Eine dynamische Interpretation der Daten legt nahe, dass der Wirtsplanet ein ungefähr Jupiter-großer (" Größe "in Bezug auf den Radius) Brauner Zwerg mit einer Masse von fast 18 Jupiter-Massen ist", sagte er. „Die Unsicherheiten sind jedoch hauptsächlich aufgrund des Rauschens der Kepler-Daten und der geringen Anzahl von Transits sehr groß (drei). Tatsächlich könnte das Wirtsobjekt ein Jupiter-ähnlicher Planet oder sogar ein mittelgroßer Brauner Zwerg mit bis zu 37 Jupitermassen sein. Die Masse des Mondkandidaten liegt irgendwo zwischen einer Supererde von wenigen Erdmassen und der Masse von Neptun. "

Als nächstes verglich Dr. Heller die relative Masse des Exomoon-Kandidaten und Kepler-1625 b und verglich diesen Wert mit verschiedenen Planeten und Monden des Sonnensystems. Dieser Schritt war notwendig, weil die Monde des Sonnensystems zwei unterschiedliche Populationen aufweisen, basierend auf der Masse der Planeten im Vergleich zu ihren Massenverhältnissen von Mond zu Planet. Diese Vergleiche zeigen, dass die Masse eines Mondes eng mit seiner Entstehung zusammenhängt.

Zum Beispiel sind Monde, die sich durch Einschläge gebildet haben – wie der Erdmond und Plutos Mond Charon – relativ schwer, während Monde, die sich aus der Akkretionsscheibe eines Planeten gebildet haben, relativ leicht sind. Während Jupiters Mond Ganymed der massereichste Mond im Sonnensystem ist, ist er im Vergleich zu Jupiter selbst – dem größten und massereichsten Körper im Sonnensystem – eher winzig und winzig.

Am Ende erwiesen sich die Ergebnisse, die Dr. Heller erzielte, als ziemlich interessant. Grundsätzlich wiesen sie darauf hin, dass Kepler-1625 b-i nicht definitiv in eine dieser Familien eingeordnet werden kann (schwere, Schlagmonde vs. leichtere Akkretionsmonde). Heller erklärte:

„[D]] Die vernünftigsten Szenarien deuten darauf hin, dass der Mondkandidat eher von der schweren Art ist, was darauf hindeutet, dass er sich durch einen Aufprall hätte bilden sollen. Wenn dieser Exomoon jedoch real ist, ist er höchstwahrscheinlich gasförmig. Die Monde des Sonnensystems sind alle felsige / eisige Körper ohne signifikante Gashülle (Titan hat eine dicke Atmosphäre, aber seine Masse ist vernachlässigbar). Wie hätte sich also durch einen Aufprall ein Gasriesenmond gebildet? Ich weiß es nicht. Ich weiß nicht, ob es jemand weiß.

„Alternativ könnte sich in einem dritten Szenario Kepler-1625 bi durch Gefangennahme gebildet haben, aber dies impliziert ein sehr unwahrscheinliches planetarisches Vorläufersystem, aus dem es in eine gebundene Umlaufbahn um Kepler-1625 b gezogen wurde, während sein ehemaliger planetarischer Begleiter es war aus dem System ausgeworfen. “

Ebenso interessant waren die Massenschätzungen für Keple-1625 b, die Dr. Heller im Durchschnitt auf 19 Jupitermassen betrug, aber bis zu 112 Jupitermassen betragen konnte. Dies bedeutet, dass der Wirtsplanet alles sein kann, von einem Gasriesen, der nur geringfügig größer als Saturn ist, bis zu einem Braunen Zwerg oder sogar einem Stern mit sehr geringer Masse (Very-Low-Mass-Star, VLMS). Anstatt eines Gasriesenmondes, der einen Gasriesen umkreist, könnten wir es also mit einem Gasriesenmond zu tun haben, der einen kleinen Stern umkreist, der zusammen einen größeren Stern umkreist!

Es ist das Zeug, aus dem Science Fiction gemacht ist! Und obwohl diese Studie keine genauen Massenbeschränkungen für Keplder-1625 b und seinen möglichen Mond liefern kann, kann seine Bedeutung nicht geleugnet werden. Neben der Bereitstellung des ersten möglichen Beispiels für einen Gasriesenmond für Astrophysiker ist diese Studie für die Untersuchung von Exoplaneten-Systemen von immenser Bedeutung. Wenn und wann Kepler-1625 b-i bestätigt wird, wird es uns viel über die Bedingungen erzählen, unter denen sich sein Wirt gebildet hat.

In der Zwischenzeit sind weitere Beobachtungen erforderlich, um die Existenz dieses Mondes zu bestätigen oder auszuschließen. Glücklicherweise werden diese Beobachtungen in naher Zukunft stattfinden. Wenn Kepler-1625 b den nächsten Transit macht – am 29. Oktober 2017 – wird das Hubble-Weltraumteleskop zuschauen! Anhand der vom Stern beobachteten Lichtkurven sollte der Wissenschaftler eine bessere Vorstellung davon bekommen, ob dieser mysteriöse Mond real ist und wie er aussieht.

"Wenn sich herausstellt, dass der Mond in den Daten ein Geist ist, ist der größte Teil dieser Studie nicht auf das Kepler-1625-System anwendbar", sagte Dr. Heller. „Das Papier würde dennoch eine Beispielstudie präsentieren, wie zukünftige Exomoons klassifiziert und in den Kontext des Sonnensystems gestellt werden können. Wenn sich Kepler-1625 b-i als echter Exomoon herausstellt, deutet meine Studie darauf hin, dass wir eine neue Mondart gefunden haben, die eine ganz andere Formationsgeschichte hat als die Monde, die wir heute kennen. Mit Sicherheit ein exquisites Rätsel, das Astrophysiker lösen müssen. “

Das Studium von Exoplaneten-Systemen ist wie das Schälen einer Zwiebel, wenn auch in einem dunklen Raum mit ausgeschaltetem Licht. Je mehr sich Wissenschaftler nacheinander zurückziehen, desto mehr Rätsel finden sie. Und mit dem Einsatz von Teleskopen der nächsten Generation in naher Zukunft werden wir bestimmt noch viel mehr lernen!

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