Wenn der Datensatz der Kepler-Mission ein Hinweis ist, sind die häufigsten Arten von Exoplaneten in unserer Galaxie keine erdgroßen felsigen Welten oder heißen Jupiter. Tatsächlich ist die häufigste Art von Exoplaneten überhaupt keine, die wir in unserer eigenen Nachbarschaft sehen.
"Die vielleicht bemerkenswerteste Entdeckung von Kepler ist die Anzahl der Planeten zwischen der Größe der Erde und der vierfachen Größe der Erde", sagte Geoff Marcy, Professor für Astronomie an der University of California, auf dem Treffen der American Astronomical Society in dieser Woche in Washington DC „Dies ist ein Größenbereich, der das Planeteninventar von Kepler dominiert, und ein Größenbereich, der in unserem eigenen Sonnensystem nicht vertreten ist. Wir wissen nicht genau, woraus diese Planeten bestehen, und wir wissen nicht, wie sie sich bilden. "
Diese „Mini-Neptune“, wie Marcy sie nannte, stellen eine riesige Stichprobe in den Kepler-Daten dar; Etwa 75% der von Kepler gefundenen Planeten variieren in der Größe zwischen Erde und Neptun. Seit vier Jahren, seit die Kepler-Daten eingehen, versuchen Wissenschaftler, diese Planeten zu verstehen.
"Das NASA Ames Kepler-Team hat eine enorme Menge an Messungen und quantitativen Arbeiten durchgeführt", sagte Marcy.
Während sich aus der Arbeit Massen und Planetendichten ergaben, sind sich die Astronomen immer noch nicht sicher, wie sie sich bilden oder ob sie aus Gestein, Wasser oder Gas bestehen.
Das Team konzentrierte sich auf etwa 42 dieser Planeten. Zwei Planeten, die Marcy in seiner Präsentation hervorgehoben hat, gelten als felsig und heißen Kepler-99b und Kepler-406b. Beide sind vierzig Prozent größer als die Erde und haben eine ähnliche Dichte wie Blei. Die Planeten umkreisen ihre Wirtssterne in weniger als fünf bzw. drei Tagen und machen diese Welten zu heiß für das Leben, wie wir es kennen.
Das Team verwendete Doppler-Messungen der Wirtssterne der Planeten, um das Reflex-Wackeln des Wirtssterns zu messen, das durch den Gravitationsschlepper auf den Stern verursacht wird, den der umlaufende Planet ausübt. Das gemessene Wackeln zeigt die Masse des Planeten: Je höher die Masse des Planeten ist, desto größer ist der Gravitationsschlepper am Stern und damit das Wackeln.
Sie messen auch die gemessenen Transit-Timing-Variationen (TTV), um zu bestimmen, wie viel benachbarte Planeten aneinander ziehen können, wodurch ein Planet beschleunigt und ein anderer Planet entlang seiner Umlaufbahn abgebremst wird.
Diese Messungen ermöglichen es, Masse und Dichte der Planeten zu berechnen und die mögliche chemische Zusammensetzung dieser Welten herauszufinden. Die meisten Messungen legen nahe, dass die Mini-Neptune einen felsigen Kern haben, einige jedoch eine gasförmige Außenhülle aus Wasserstoff oder Helium. Einige sind vielleicht nur felsig und haben überhaupt keine äußere Hülle.
"Wir glauben, dass einige dieser Planeten Wasser auf einem felsigen Kern haben", sagte Marcy. „Größere Planeten haben möglicherweise denselben felsigen Kern mit zusätzlichem Gas. So erhalten Sie Planeten mit 1 bis 4 Erdradien. Die Planeten mit geringerer Dichte bedeuten zunehmende Gasmengen auf einem felsigen Kern. “
„Keplers primäres Ziel ist es, die Prävalenz von Planeten unterschiedlicher Größe und Umlaufbahn zu bestimmen. Von besonderem Interesse für die Suche nach Leben ist die Verbreitung erdgroßer Planeten in der bewohnbaren Zone “, sagte Natalie Batalha, Kepler-Missionswissenschaftlerin am Ames Research Center der NASA. „Aber die Frage im Hinterkopf ist: Sind alle Planeten so groß wie die Erde? Könnten einige verkleinerte Versionen von eisigen Neptunen oder dampfenden Wasserwelten sein? Welcher Bruchteil ist als Verwandter unserer felsigen Erdkugel erkennbar? “
Das Team sagte, dass die von Doppler und TTV erstellten Massenmessungen helfen werden, diese Fragen zu beantworten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein großer Teil der Planeten, die kleiner als das 1,5-fache des Erdradius sind, aus den Silikaten, Eisen, Nickel und Magnesium bestehen kann, die auf den terrestrischen Planeten hier im Sonnensystem zu finden sind.
Mit dieser Art von Informationen können Wissenschaftler den Anteil der Sterne, die erdgroße Planeten beherbergen, in den Anteil der Sterne verwandeln, die echte felsige Planeten beherbergen. Und das ist ein Schritt näher daran, eine bewohnbare Umgebung jenseits des Sonnensystems zu finden.
Marcy fügte später in der Diskussion hinzu, dass es einen Teleskoptyp gibt, der am hilfreichsten wäre: eine Mission vom Typ Terrestrial Planet Finder, die die Temperatur, Größe und die Umlaufbahnparameter von Planeten misst, die so klein sind wie unsere Erde in den bewohnbaren Zonen entfernter Sonnensysteme . Leider wurde TPF abgesagt.
Lesen Sie hier mehr über das Studium der Mini-Neptune.
