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Seltsames Rätsel um „fehlende“ Planeten im Weltraum kann gelöst werden: ScienceAlert

Heute ist die Zahl der bestätigten Exoplaneten gestiegen 5.197 in 3.888 Planetensystemenweitere 8.992 Kandidaten stehen noch aus.

Die meisten waren besonders massive Planeten und reichten von Jupiter und Gasriesen von der Größe des Neptun, die einen etwa 2,5-fachen Erdradius haben.

Andere statistisch signifikant Bevölkerung sind Gesteinsplaneten mit einem Erdradius von etwa 1,4 (auch bekannt als „Super-Erde“).

Dies ist für Astronomen ein Rätsel, insbesondere bei den vom Ehrwürdigen entdeckten Exoplaneten Kepler-Weltraumteleskop sind besorgt.

Unter den mehr als 2.600 Planeten, die Kepler entdeckte, gibt es eine scheinbare Seltenheit von Exoplaneten mit einem Radius von etwa dem 1,8-fachen des Erdradius – den sie das „Radius Valley“ nennen.

Eine Veranschaulichung des Mangels an Exoplaneten, die etwa 1,8-mal größer sind als die Erde, beobachtet von der NASA-Raumsonde Kepler. (A. Izidoro/Rice University)

Ein zweites Mysterium, bekannt als „Erbsen in einer Schote“, bezieht sich auf benachbarte Planeten ähnlicher Größe, die in Hunderten von Planetensystemen mit harmonischen Umlaufbahnen gefunden wurden.

In einer Studie unter der Leitung von Zyklen lebenswichtiger flüchtiger Elemente in Gesteinsplaneten (CLEVER)-Projekt an der Rice University bietet ein internationales Team von Astrophysikern eine neues Modell das erklärt das Zusammenspiel der auf neugeborenen Planeten wirkenden Kräfte, die diese beiden Mysterien erklären könnten.

Die Forschung wurde von André Izidoro geleitet, einem Welch-Postdoktoranden bei Rice’s NASA-finanziertem Unternehmen SMARTe Planeten Projekt. Er wurde von anderen Forschern von CLEVER Planets begleitet Rajdeep Dasgupta und Andrea Isella, Hilke Schlichting von der University of California, Los Angeles (UCLA) sowie Christian Zimmermann und Bertram Bitsch vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA).

Wie sie in ihrer Forschungsarbeit beschreiben, die kürzlich in der erschienen ist Astrophysikalische ZeitschriftenbriefeDas Team verwendete einen Supercomputer, um ein planetares Migrationsmodell auszuführen, das die ersten 50 Millionen Jahre der Entwicklung planetarer Systeme simulierte.

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In ihrem Modell interagieren protoplanetare Gas- und Staubscheiben auch mit wandernden Planeten, ziehen sie näher an ihre Muttersterne heran und schließen sie in resonanten Orbitalketten ein.

Innerhalb weniger Millionen Jahre verschwindet die protoplanetare Scheibe, bricht die Ketten und verursacht orbitale Instabilitäten, die dazu führen, dass zwei oder mehr Planeten kollidieren. Obwohl Planetenmigrationsmodelle verwendet wurden, um Planetensysteme zu untersuchen, die Umlaufbahnresonanzen bewahren, stellen diese Ergebnisse eine Premiere für Astronomen dar.

Wie Izidoro an einer Rice University sagte Aussprache: „Ich glaube, wir sind die ersten, die das Radius-Tal mit einem Modell der Planetenentstehung und dynamischen Evolution erklären, das konsequent für mehrere Einschränkungen der Beobachtungen verantwortlich ist.

„Wir können auch zeigen, dass ein Planetenentstehungsmodell mit riesigen Einschlägen mit der Erbsen-in-der-Schote-Funktion von Exoplaneten vereinbar ist.“

Diese Arbeit baut auf früheren Arbeiten von Izidoro und dem Projekt CLEVER Planets auf. Letztes Jahr verwendeten sie ein Migrationsmodell, um die maximale Störung des Sieben-Planeten-Systems von TRAPPIST-1 zu berechnen.

In einer Zeitung, die am 21. November 2021 in erschien Natürliche Astronomie, verwendeten sie eine N-Körper-Simulation, um zu zeigen, wie dieses „Erbsen-in-einer-Schote“-System seine harmonische Orbitalstruktur trotz Kollisionen, die durch Planetenmigration verursacht wurden, hätte behalten können. Dadurch konnten sie die Obergrenze von Kollisionen und die Massen der beteiligten Objekte einschränken.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Kollisionen im TRAPPIST-1-System den Einschlägen des Erde-Mond-Systems ähnlich waren.

Izidoro sagte: „Die Migration junger Planeten zu ihren Wirtssternen verursacht eine Überbevölkerung und führt oft zu katastrophalen Kollisionen, die Planeten ihrer wasserstoffreichen Atmosphäre berauben.

„Das bedeutet, dass riesige Einschläge, wie die, die unseren Mond geformt haben, wahrscheinlich ein allgemeines Ergebnis der Planetenentstehung sind.“

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Diese neueste Forschung legt nahe, dass es zwei Arten von Planeten gibt, bestehend aus trockenen und felsigen Planeten, die 50 Prozent größer sind als die Erde (Super-Erde) und Planeten, die reich an Wassereis sind und etwa 2,5-mal so groß sind wie die Erde (Mini-Neptun). ) .

Darüber hinaus deuten sie darauf hin, dass ein Bruchteil der Planeten, die doppelt so groß sind wie die Erde, ihre ursprüngliche wasserstoffreiche Atmosphäre behalten und reich an Wasser sein werden.

Laut Izidoro stimmen diese Ergebnisse mit neuen Beobachtungen überein, die darauf hindeuten, dass Supererde und Mini-Neptun nicht ausschließlich trockene und felsige Planeten sind.

Diese Ergebnisse bieten Möglichkeiten für Exoplanetenforscher, die sich auf das James-Webb-Weltraumteleskop verlassen werden, um detaillierte Beobachtungen von Exoplanetensystemen durchzuführen.

Mit seiner fortschrittlichen Optik, Infrarotbildgebung, Koronographen und Spektrometern werden Webb und andere Teleskope der nächsten Generation die Atmosphären und Oberflächen von Exoplaneten wie nie zuvor charakterisieren.

Dieser Artikel wurde ursprünglich von veröffentlicht Universum heute. Lies das originaler Artikel.

Lili Falk

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