Der Aufbau von Planetensystemen

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Astronomen haben die Umlaufbahnen von 365 beobachteten Systemen untersucht, in denen man mehrere Exoplaneten pro System vermutet. Dieses Diagramm zeigt die jeweiligen Plätze und Größen der Planeten in Systemen mit drei oder mehr Planeten. Auf der horizontalen Achse wird für diese Systeme die Umlaufperiode in Tagen angegeben. In sämtlichen Systemen befinden sich die Planeten sehr dicht an ihren Sternen und bewältigen daher ihre jährliche Umlaufbahn unter etwa 100 Tagen (einige vermutete Planeten umkreisen ihren Stern in weniger als einem Tag!). Die Radien sind für die größten Planeten in jedem System rot eingefärbt; die meisten Planeten in dieser Studie sind zwischen etwa einem und vier Erdradien groß. NASA / Kepler; Fabrycky


Bisher sind 1822 Exoplaneten bestätigt und der NASA-Satellit Kepler hat Hinweise auf mehr als zweitausend weitere Exoplaneten gefunden. Viele sollen mehrere Planeten pro System enthalten; in einem Keplersystem vermutet man sieben oder vielleicht noch mehr Planeten. Da Astronomen Daten über die Eigenschaften von Planeten jeglicher Art zusammentragen, erlaubt ihnen die große Zahl erwarteter Planetensysteme, sowohl die Natur dieser Systeme als auch die zeitliche Stabilität der Umlaufbahnen zu untersuchen.
Die CfA-Astronomen Darin Ragozzine, John Geary und Matt Holman haben mit ihren Kollegen 899 transitierende Planetenkandidaten in 365 Systemen in dem Bemühen untersucht, sowohl die statistischen Eigenschaften von Planetensystemen als auch das Ausmaß, in dem unser Sonnensystem ungewöhnlich sein könnte, zu verstehen. Das komplizierteste System in ihrem Datensatz hat sechs Planeten. Diese Auswahl wird von Planeten dominiert, die eine Größe zwischen etwa einem und vier Erdradien aufweisen und ihre Sterne in etwa zehn Tagen umkreisen; dies macht die Planeten heiß und sicherlich nicht erdähnlich.
Die Astronomen entdeckten bei diesen Exoplanetensysteme ein auffälliges Muster; die Planeten schienen innerhalb einer Bahnneigung von geschätzten 2.5 Grad in der gleichen Ebene zu liegen (das Team schätzte auch ab, wie sich dieser Wert mit der Zeit ändern könnte). Zum Vergleich: die Planeten des Sonnensystems liegen mit etwa 3 Grad Bahnneigung in derselben Ebene, wobei Merkur mit seinem Winkel von sieben Grad ein Ausreißer ist; Pluto (kein Planet) hat einen Bahnwinkel von siebzehn Grad. Die Gruppe argumentiert, daß dieses Ergebnis der Exoplaneten darauf verweist, daß jeder der individuellen planetaren Umlaufbahnen nahezu kreisförmig ist – eine wichtige Schlußfolgerung, da dies bedeutet, daß sich die Umlaufbahnen vermutlich nicht kreuzen und diese Systeme (zumindest Systeme von nah an ihren Sternen befindlichen Planeten) auf lange Zeit stabil sind. Die neue Arbeit markiert das anhaltend wichtige Vorankommen beim Enträtseln des Bildes von Planeten und Planetensystemen im Universum.
Literatur:
„Architecture of Kepler’s Multi-Transiting Systems. II. New Investigations with Twice as Many Candidates“
Daniel C. Fabrycky, Jack J. Lissauer, Darin Ragozzine, Jason F. Rowe, Jason H. Steffen, Eric Agol, Thomas Barclay, Natalie Batalha, William Borucki, David R. Ciardi, Eric B. Ford, Thomas N. Gautier, John C. Geary, Matthew J. Holman, Jon M. Jenkins, Jie Li, Robert C. Morehead, Robert L. Morris, Avi Shporer, Jeffrey C. Smith, Martin Still, and Jeffrey Van Cleve
The Astrophysical Journal, 790:146 (12pp), 2014 August 1