Astronomen haben ein einzigartiges Planetensystem um einen jungen Stern, V1298 Tau, identifiziert, das aus vier Planeten mit bemerkenswert geringer Dichte besteht. Diese Welten, die einen 20 Millionen Jahre alten Stern umkreisen, besitzen eine Dichte, die mit der von Polystyrol vergleichbar ist – eine wichtige Erkenntnis, die die Geheimnisse darüber lüften könnte, wie die häufigsten Arten von Planetensystemen in unserer Galaxie entstehen.
Das fehlende Glied in der Planetenentstehung
Seit Jahren haben Astronomen zahlreiche Planetensysteme entdeckt, die Planeten enthalten, die größer als die Erde, aber kleiner als Neptun sind. Da jedoch fast alle dieser Systeme ältere Sterne umkreisen, ist es schwierig, den Entstehungsprozess direkt zu beobachten. Das V1298-Tau-System bietet einen seltenen Echtzeitblick auf eine junge Version dieser häufigen Planetenkonfigurationen.
„Wir sehen eine junge Version eines Planetensystems, das wir überall in der Galaxie sehen“, erklärt Erik Petigura von der University of California in Los Angeles. Diese Entdeckung ist bedeutsam, weil sie es Wissenschaftlern ermöglicht, die Planetenentstehung zu untersuchen, während sie geschieht, anstatt sie aus ausgereiften Systemen abzuleiten.
Wie die Entdeckung gemacht wurde
Das System wurde erstmals im Jahr 2017 entdeckt, detaillierte Beobachtungen erforderten jedoch fünf Jahre akribischer Arbeit mit weltraumgestützten und bodengestützten Teleskopen. Das von John Livingston und Erik Petigura geleitete Team verfolgte subtile Variationen in den Umlaufzeiten der Planeten, die durch Gravitationswechselwirkungen zwischen ihnen verursacht wurden. Diese Variationen ermöglichten es ihnen, den Radius und die Masse jedes Planeten mit beispielloser Genauigkeit zu berechnen.
Der Prozess verlief nicht ohne Herausforderungen. Die Berechnung der Umlaufbahn des äußersten Planeten erforderte fundierte Vermutungen; Eine Fehleinschätzung hätte die gesamte Studie ungültig machen können. Die Schätzungen des Teams erwiesen sich jedoch als bemerkenswert genau und bestätigten ihre Ergebnisse.
Die Planeten selbst: Bemerkenswert geringe Dichte
Die Messungen ergaben, dass die Planeten eine außergewöhnlich geringe Dichte aufweisen – vergleichbar mit Styropor. Ihre Radien betragen das Fünf- bis Zehnfache des Erdradius, während ihre Massen nur ein paar Mal größer sind. Dies deutet darauf hin, dass sich die Planeten aufgrund ihrer eigenen Schwerkraft immer noch zusammenziehen und sich langsam zu den kompakteren Supererde- oder Sub-Neptun-Größen entwickeln, die in älteren Systemen üblich sind.
Orbitalresonanz und Systemstabilität
Die Planeten in V1298 Tau weisen eine Umlaufresonanz auf, was bedeutet, dass ihre Umlaufperioden mathematisch miteinander in Beziehung stehen. Diese Anordnung steht im Einklang mit der vorherrschenden Theorie der Entstehung von Planetensystemen, bei der sich Systeme zunächst in einem dicht gepackten, resonanten Zustand bilden, bevor sie über Milliarden von Jahren instabil werden.
Sean Raymond von der Universität Bordeaux stellt fest, dass diese Entdeckung einen möglichen Vorläufer typischer Sub-Neptun-Systeme darstellt. Die Untersuchung solch junger Systeme ist bekanntermaßen schwierig, was diese Erkenntnis besonders wertvoll macht.
„Dieses entdeckte System von nahe beieinander liegenden Planeten mit geringerer Masse, die einen sehr jungen Stern umkreisen, stellt einen potenziellen Vorläufer eines typischen Sub-Neptun-Systems dar“, sagte Raymond.
Zusammenfassend bietet das V1298-Tau-System einen beispiellosen Einblick in die frühen Stadien der Planetenentstehung. Die bemerkenswert geringen Dichten dieser jungen Welten liefern wichtige Hinweise für das Verständnis, wie die häufigsten Arten von Planetensystemen in unserer Galaxie entstehen, und schließen eine kritische Lücke in unserem Wissen über die Entwicklung exoplanetarer Planeten.
