Verursacht die Gezeitenentwicklung, dass Sterne Planeten essen?

Mit dem Erfolg der Kepler-Mission hat die Suche nach Planeten über Transite ihre Reife erreicht. Basierend auf dem Prozentsatz der Sterne mit superjovianischen Planeten in der Nähe der Sonne erwartete ein Hubble-Beobachtungslauf auf dem Kugelsternhaufen 47 Tuc ungefähr 17 „heiße Jupiter“. Es wurde jedoch kein einziger gefunden. Follow-up-Studien zu anderen Regionen von 47 Tuc, die 2005 veröffentlicht wurden, berichteten ebenfalls über einen ähnlichen Mangel an Signalen.

Könnte die subtile Wirkung von Gezeitenkräften dazu geführt haben, dass die Planeten von ihren Elternsternen verzehrt wurden?

In unserem Sonnensystem sind die Auswirkungen von Gezeiteneinflüssen subtiler als die Zerstörung des Planeten. Bei Sternen mit massiven Planeten in engen Umlaufbahnen können die Auswirkungen jedoch sehr unterschiedlich sein. Wenn ein Planet seinen Mutterstern umkreisen würde, würde seine Anziehungskraft die Photosphäre des Sterns in seine Richtung ziehen. In einer reibungslosen Umgebung würde die erhöhte Ausbuchtung direkt unter dem Planeten bleiben. Da die reale Welt echte Reibung hat, wird die Ausbuchtung verschoben.

Wenn sich der Stern langsamer dreht als der Planet umkreist (ein wahrscheinliches Szenario für die Nähe in Planeten, da sich Sterne während der Formation durch magnetisches Brechen verlangsamen), folgt die Ausbuchtung dem Planeten, da der Zug mit dem photosphärischen Material konkurrieren muss, durch das er zieht. Dies ist der gleiche Effekt, der zwischen dem Erd-Mond-System auftritt, und deshalb haben wir keine Gezeiten, wenn der Mond über uns ist, sondern die Gezeiten treten einige Zeit später auf. Diese nacheilende Ausbuchtung erzeugt eine Komponente der Gravitationskraft, die der Bewegungsrichtung des Planeten entgegengesetzt ist, und verlangsamt ihn. Mit der Zeit wird der Planet durch dieses Drehmoment näher an den Stern gezogen, was die Gravitationskraft erhöht und den Prozess beschleunigt, bis der Planet schließlich in die Photosphäre des Sterns eintritt.

Da Transitentdeckungen davon abhängen, dass die Umlaufbahn der Planeten genau mit ihrem Mutterstern und unserem Planeten übereinstimmt, begünstigt dies Planeten in einer sehr engen Umlaufbahn, da weiter entfernte Planeten von der Erde aus gesehen eher über oder unter ihrem Mutterstern vorbeiziehen. Das Ergebnis ist, dass Planeten, die möglicherweise mit dieser Methode entdeckt werden könnten, besonders anfällig für diese Verlangsamung und Zerstörung der Gezeiten sind. Dieser Effekt mit der Kombination des Alters von 47 Tuc könnte den Mangel an Entdeckungen erklären.

Mithilfe einer Monte-Carlo-Simulation untersucht eine kürzlich erschienene Arbeit diese Möglichkeit und stellt fest, dass bei den Gezeiteneffekten die Nichterkennung in 47 Tuc vollständig berücksichtigt wird, ohne dass zusätzliche Gründe (wie Metallmangel im Cluster) angegeben werden müssen. Um jedoch nicht nur ein Nullergebnis zu erklären, machte das Team mehrere Vorhersagen, die dazu dienen würden, die Zerstörung solcher Planeten zu bestätigen. Wenn ein Planet vollständig verbraucht wäre, sollten die schwereren Elemente in der Atmosphäre ihres Muttersterns vorhanden sein und daher im Gegensatz zur chemischen Gesamtzusammensetzung des Clusters über ihre Spektren nachweisbar sein. Planeten, denen durch das Füllen ihrer Roche Lobes die Atmosphäre entzogen wurde, konnten immer noch als Überschuss an felsigen Supererden erkannt werden.

Ein anderer Test könnte einen Vergleich zwischen mehreren der in der Kepler-Studie sichtbaren offenen Cluster ermöglichen. Sollten Astronomen eine Abnahme der Wahrscheinlichkeit feststellen, heiße Jupiter zu finden, was einer Abnahme mit dem Alter des Clusters entspricht, würde dies auch die Hypothese bestätigen. Da innerhalb des für die Kepler-Umfrage geplanten Gebiets mehrere solcher Cluster existieren, ist diese Option am leichtesten zugänglich. Letztendlich macht dieses Ergebnis deutlich, dass Astronomen, sollten sie sich auf Methoden verlassen, die für Planeten mit kurzer Periode am besten geeignet sind, möglicherweise ihr Beobachtungsfenster ausreichend erweitern müssen, da Planeten mit einer ausreichend kurzen Periode möglicherweise zum Verzehr neigen.

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