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Autor: Raumfahrer.net Redaktion / 16. Oktober 2020, 08:41 Uhr

Zwei Planeten um einen Roten Zwerg

Am «SAINT-EX»-Observatorium, das von Forschenden des Nationalen Forschungsschwerpunktes NFS PlanetS der Universität Bern und der Universität Genf geleitet wird, wurden zwei Exoplaneten entdeckt, die den Stern TOI-1266 umkreisen. Das in Mexiko stationierte Teleskop beweist damit seine hohe Präzision und macht einen wichtigen Schritt auf der Suche nach potenziell bewohnbaren Welten. Eine Medienmitteilung der Universität Bern.

Quelle: Universität Bern
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Institute of Astronomy, UNAM/ Juan Carlos Yustis.

Bild vergrößernGröße des Systems TOI-1266 im Vergleich zum inneren Sonnensystem auf einer Skala von einer Astronomischen Einheit (der Entfernung zwischen Erde und Sonne). Der Stern TOI-1266 ist halb so groß wie die Sonne. Die Bahnabstände der beiden entdeckten Exoplaneten zu ihrem Stern sind kleiner als der Bahnabstand des Merkurs zur Sonne. TOI-1266 b, der dem Stern am nächsten gelegene Planet in einer Entfernung von 0,07 Astronomischen Einheiten, hat einen 2,37-fachen Durchmesser der Erde und wird daher als «Sub-Neptun» betrachtet. TOI-1266 c, in 0,01 Astronomischen Einheiten von seinem Stern entfernt und mit dem 1,56-fachen Erddurchmesser, gilt als «Supererde». Für jedes Planetensystem sind der Durchmesser des Sterns und die Bahnabstände zu seinen Planeten im Maßstab angegeben. Die relativen Durchmesser aller Planeten beider Systeme sind maßstabsgetreu abgebildet, wobei TOI-1266 b der größte Planet und Merkur der kleinste ist. Die Vergrößerung von TOI-1266 im unteren Teil des Bildes zeigt, dass die Strahlung, die TOI-1266 c von seinem Stern empfängt, um 21% größer ist als die Strahlung, die die Venus von der Sonne empfängt.
(Bild: Institute of Astronomy, UNAM/ Juan Carlos Yustis.)
15. Oktober 2020 - Rote Zwerge sind die kühlsten Sterne. Verglichen zur Sonne ist auf Planeten in ihrer Nähe die Existenz von flüssigem Wasser potenziell möglich. Bei der Suche nach bewohnbaren Welten jenseits der Grenzen unseres Sonnensystems ist dies ein großer Vorteil: Denn die Entfernung zwischen einem Exoplaneten und seinem Stern ist ein entscheidender Faktor für seine Entdeckung. Je näher die beiden sind, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass Astronominnen und Astronomen den Planeten von der Erde aus ausfindig machen können.

«Doch diese Sterne sind ziemlich klein und strahlen im Vergleich zu den meisten anderen Sternen, wie etwa der Sonne, wenig Licht aus», erklärt Brice-Olivier Demory, Hauptautor der vorliegenden Studie und Professor für Astrophysik an der Universität Bern. Diese Faktoren machen es schwierig, sie im Detail zu beobachten. Ohne die richtigen Instrumente würden potenzielle Planeten, die sie umkreisen, womöglich übersehen werden – insbesondere erdähnliche Planeten, die vergleichsweise klein sind.

Ein spezielles Teleskop
Ein Instrument, mit dem Rote Zwerge und ihre Planeten genauer studiert werden können, ist das in Mexiko stationierte SAINT-EX-Teleskop, das der NFS PlanetS mitbetreibt. SAINT-EX ist eine Abkürzung, die für Search And characterIsatioN of Transiting EXoplanets steht. Das Projekt wurde zu Ehren von Antoine de Saint-Exupéry (Saint-Ex), dem berühmten Schriftsteller, Dichter und Flieger, benannt. Das SAINT-EX-Observatorium ist eine vollständig robotergestützte Einrichtung mit einem 1-Meter-Teleskop. Es ist mit Sensoren ausgestattet, welche die hochpräzise Detektion von kleinen Planeten um kühle Sterne ermöglichen.

Diese Spezialisierung zahlt sich nun aus: Anfang diesen Jahres konnte das Teleskop zwei Exoplaneten entdecken, die den Stern TOI-1266 umkreisen, der etwa 120 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Die Ergebnisse, die kürzlich in der Zeitschrift «Astronomy and Astrophysics» veröffentlicht wurden, vermitteln einen ersten Eindruck ihrer Eigenschaften.

Ein merkwürdiges Paar
Im Vergleich zu den Planeten in unserem Sonnensystem befinden sich TOI-1266 b und c viel näher an ihrem Stern – sie benötigen 11 respektive 19 Tage, um ihn zu umkreisen. Da dieser Stern jedoch viel kühler ist als die Sonne, sind ihre Temperaturen nicht sehr extrem: der äußere Planet hat etwa die Temperatur der Venus (obwohl er 7 Mal näher an seinem Stern ist als die Venus an der Sonne).

Institute of Astronomy, UNAM / Juan Carlos Yustis

Bild vergrößernDirekter Vergleich zwischen den Planeten des Systems TOI-1266 mit den inneren Planeten des Sonnensystems.
(Bild: Institute of Astronomy, UNAM / Juan Carlos Yustis)
Die beiden Planeten sind von ähnlicher Dichte, die mit einer Zusammensetzung von einer Hälfte Gesteinsmaterial und Eisen und einer Hälfte Wasser korrespondieren könnte. Damit sind sie etwa halb so felsig wie die Erde oder die Venus, aber auch weit felsiger als Uranus oder Neptun.

In ihrer Größe unterscheiden sich die Planeten deutlich voneinander. Der innere Planet, TOI-1266 b, misst etwas weniger als das Zweieinhalbfache des Erddurchmessers. Damit fällt er in die Kategorie der sogenannten Sub-Neptune. Der äußere Planet, TOI-1266 c, ist etwas mehr als eineinhalbmal so gross wie unser Planet und zählt deshalb zu den sogenannten Super-Erden.

Damit befinden sie sich an den Enden des sogenannten Radius-Tals, wie Brice-Olivier Demory erklärt: «Planeten mit einem Radius zwischen etwa dem von TOI-1266 b und c sind ziemlich selten, wohl wegen starker Strahlung ihres jeweiligen Sterns». Yilen Gómez Maqueo Chew, SAINT-EX Projektkoordinatorin und Forscherin an der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko, fügt hinzu: «Die Möglichkeit, zwei verschiedene Arten von Planeten im selben System zu untersuchen, ist eine große Chance. Sie könnte uns helfen besser zu verstehen, wie diese Planeten mit ihren unterschiedlichen Größen entstehen».

Gutes Timing und Hilfe von der Botschaft
Diese Gelegenheit zu haben, insbesondere in diesem Jahr, ist alles andere als selbstverständlich. Die Forschenden hatten das Glück, ihre Beobachtungen kurz vor dem Covid-19-bedingten Lockdown in Mexiko abschliessen zu können. Kurz nach den Beobachtungen musste die Anlage wegen der Folgen der Pandemie geschlossen werden. Dies hat sich bis heute nicht geändert.

Institute of Astronomy, UNAM / E. Cadena

Bild vergrößernDas SAINT-EX Teleskop.
(Bild: Institute of Astronomy, UNAM / E. Cadena)
Die Forschenden hoffen, den Betrieb von SAINT-EX in den nächsten Monaten wiederaufnehmen und den nächsten Roten Zwerg und dessen potenzielle Planeten ins Visier nehmen zu können. «Hilfreich für unsere Arbeit war zudem die Mexikanische Botschaft, die unsere Anliegen gegenüber der mexikanischen Regierung unterstützt und unser Projekt stets gefördert hat», sagt Demory.

SAINT-EX – Suche und Charakterisierung von Exoplaneten
SAINT-EX (Search and characterisation of exoplanets) ist eine internationale Zusammenarbeit, die im September 2016 in Mexiko startete. Leiter des Projekts ist Prof. Brice-Olivier Demory vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern und NCCR PlanetS, Koordinatorin und Leiterin des Projekts in Mexiko ist Dr. Yilen Gomez Maqueo Chew vom Instituto de Astronomía der Universidad Nacional Autonoma de Mexico (UNAM). Ebenfalls am Projekt beteiligt sind Prof. Willy Benz vom NCCR PlanetS, Prof. François Bouchy von der Universität Genf, Dr. Michaël Gillon von der Universität Lüttich in Belgien, Prof. Kevin Heng von der Universität Bern, Prof. Didier Queloz von der Universität Genf und Cambridge und Dr. Laurence Sabin, ebenfalls vom Instituto de Astronomía de Astronomía der UNAM.

SAINT-EX wurde vom Schweizerischen Nationalfonds und den Universitäten Bern, Genf, Lüttich und Cambridge sowie der UNAM finanziert. Zudem hat SAINT-EX Unterstützung erhalten vom Nationalen Rat für Wissenschaft und Technologie (CONACYT) durch die Ausschreibung der Nationalen Laboratorien für das Nationale Astronomische Observatorium von San Pedro Martir.
Projekt-Website der Universität Bern

Publikationsdetails:
Brice-Olivier Demory et al. : A super-Earth and a sub-Neptune orbiting the bright, quiet M3 dwarf
TOI-1266, Astronomy & Astrophysics, Volume 642, 2. Oktober 2020.
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038616

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