NASAs TESS-Mission, die in den nächsten zwei Jahren den gesamten Himmel nach Exoplaneten durchforsten wird, hat bereits drei neue Exoplaneten bei nahen Sternen entdeckt.
Bild: NASA´s Goddard Space Flight Center, edited by MIT News
TESS Signal weist auf einen Planeten mit 36 Tagen Umlaufzeit hin
Messungen deuten auf einen dichten, gasförmigen Planeten hin, der dreimal so groß wie die Erde ist.
Der Transit Exoplanet Survey Satellit (TESS) hat einen dritten kleinen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt, verkündeten Wissenschaftler diese Woche beim jährlichen Treffen der American Astronomical Society in Seattle.
Der neue Planet mit der Bezeichnung HD 21749b umkreist einen hellen, nahe gelegenen Zwergstern in etwa 53 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Reticulum (deutsch: Netz) und scheint die längste Umlaufzeit der drei Planeten zu haben, die TESSS bisher identifiziert hat. HD 21749b braucht für einen Umlauf um seinen Stern relativ gemütliche 36 Tage.
Eine Entdeckung auf Umwegen
Forscher untersuchten TESS-Daten, die zwischen dem 25. Juli und dem 14. Oktober erhoben wurden. Innerhalb der Daten von Sektor 1 hat Diana Dragomir einen einzigen Lichtabfall beim Stern HD 21749 festgestellt. Da der Satellit nur 27 Tage lang Daten aus diesem Sektor erfasst hat, ist es schwierig, Planeten mit Umlaufbahnen zu identifizieren, die länger als diese Zeitspanne umfassen. Zu einem Zeitpunkt, an dem ein Planet erneut vor seinem Stern vorübergeht, hat sich der Satellit möglicherweise schon verschoben, um ein anderes Stück Himmel zu beobachten.
Um festzustellen ob es sich bei dem von TESS gemessenen Signal tatsächlich um einen Planeten handelt, griff Dragomir auf archivierte Radialgeschwindigkeitsmessungen zurück, die vom Boden aus gemacht wurden und den Effekt der Schwerkraft des Planeten auf seinen Stern bestätigen könnten. Tatsächlich fanden sich 59 Beobachtungen von HD 21749 die das HARPS Instrument der Europäischen Südsternwarte in La Silla aufgenommen hatte. Dies Messungen wurden mit 48 Messungen des "Planet Finder Spectrograph" kombiniert die am 6,5 Meter Magellan II Teleskop am Las Campanas Observatorium, ebenfalls in Chile gewonnen wurden.
Nachdem alle Daten zusammengeführt waren konnte aus dem TESS Transit und den rund 100 Radialgeschwindigkeitsmessungen ein Erklärungsmodell gefunden werden, dass die Messungen durch zwei Planeten mit rund 36 und 8 Tagen Umlaufzeit erklären würde.
Da nun zwei Umlaufzeiten bekannt waren konnte in den TESS-Daten nach Spuren von Transits gesucht werden die im richtigen Zeitabstand vom ersten Signal existieren könnten. Tatsächlich fanden sich in weiteren TESS-Daten deutliche Hinweise auf einen weiteren Durchgang eines der Planeten im Abstand der Modellperiode von 36 Tagen.
Damit konnte einer der Planeten bestätigt werden: HD 21749b. Seine Masse liegt im Bereich von rund 21-25 Erdmassen, sein Radius zwischen 2,5 und 3 Erdradien, was zu einer Dichte zwischen dem 4 und 7-fachen des Wassers führt. Die Dichten im Sonnensystems zum Vergleich: Jupiter 1,3 Neptun 1,6 Erde 5,5 und Mond 3,3.
Die höheren Dichtewerte würden den Planeten vergleichbar machen mit extremen Objekten wie Corot 7b und Kepler 20b. Die mittleren Bereiche der Dichte liegen im Bereich jener des inneren Sonnensystems. Der Radius ist aber wesentlich größer und reicht an Neptun und Uranus mit rund 4 Erdradien heran. Selbst die unteren möglichen Dichtewerte übersteigen jene von Uranus und Neptun um mehr als das Doppelte.
Ohne genauere Messungen kann derzeit nur festgestellt werden, dass es sich wohl um eine Mischform eines Planeten handelt der schwer mit jenen im Sonnensystem vergleichbar ist.
Sein Stern hat rund 70% der Masse der Sonne und ist an der Oberfläche 1000° kühler. Solche Sterne sind oft unruhiger als die Sonne, was sicher dazu beigetragen hat, dass der Planet in den seit Jahren vorhandenen Radialgeschwindigkeitsmessungen nicht identifiziert werden konnte. Die Transit-Beobachtung von TESS lieferte dann den entscheidenden Hinweis der zur Beobachtungskampagne mit bodengebundenen Teleskopen führte, mit der es letztlich gelang den Planeten nachzuweisen.
Abschließend stellen die Entdecker fest, dass der aktuelle Fall ein Beweis dafür ist, dass es in der Praxis unbedingt notwendig ist die Signale von 2 Transits zu kennen um einen Planetennachweis zu führen.
Der Fall von HD 21749b ist ein Musterbeispiel dafür, dass die Planetenentdeckung derzeit am besten mittels Weltraumphotometrie von Planetentransits in Kombination mit hochgenauen Beobachtungen vom Boden aus erfolgt.
9. Jänner 2019/SP und GW
Verein Kuffner-Sternwarte
