Wo passt Indiens erste Exoplaneten-Entdeckung hin?

K2–236b wurde durch eine globale Zusammenarbeit entdeckt und kann nicht als vollständig einheimisch gefeiert werden.

Dieser Artikel wurde ursprünglich für The Wire veröffentlicht. Dies ist ein Spiegel desselben.

Die Entdeckung von Exoplaneten ist heutzutage ein alltägliches Ereignis. Laut der NASA Exoplanets-Website wurden bis heute über 3.500 Exoplaneten gefunden.

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Wo passt Indiens erste Exoplanetenentdeckung in dieses riesige Spektrum? Und welche Rolle kann Indien in diesem aufstrebenden hybriden Zweig der Astrophysik und der Planetenforschung spielen?

Bis zu 80% der bekannten Exoplaneten wurden mit der Transitmethode entdeckt, die den Abfall der Helligkeit eines Sterns misst, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht (aus unserer Sicht). Auf diese Weise können wir die Größe des Planeten basierend auf der Menge des von ihm blockierten Lichts und anderen Parametern wie der Umlaufzeit abschätzen. Sowohl das Kepler-Weltraumteleskop der NASA als auch der kürzlich gestartete Nachfolger, der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), suchen nach Planetentransits, wenn sie die Sterne beobachten.

Die zweitbeliebteste Methode zur Entdeckung von Exoplaneten ist die Radialgeschwindigkeitsmethode, bei der die Gravitationskraft eines Planeten auf seinem Wirtsstern durch Beobachtung des resultierenden Wackelns des Sterns gemessen wird. Ein Spektrograph, der diese Feinbewegung messen kann, kann nicht nur die Anwesenheit eines Planeten verraten, sondern auch seine Masse bestimmen.

Planeten mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode finden. Die Verschiebung des Spektrums des Sterns zeigt die Bewegung des Planeten und des Sterns um ihren gemeinsamen Schwerpunkt an. Bildnachweis: ESO

Dies ist die Methode, mit der das Instrument PRL Advance Radial-Speed ​​Abu-Sky Search Spectrograph (PARAS) die erste Entdeckung eines Exoplaneten - K2–236b - durch indische Wissenschaftler ermöglichte. Dieser Planet umkreist einen sonnenähnlichen Stern etwa 600 Lichtjahre von der Erde entfernt. PARAS wird am Mt. Abu Observatory in Sirohi, Rajasthan, installiert.

Wenn Wissenschaftler vermuten, dass sich auf der Grundlage von Transitdaten ein Planet um einen Stern befindet, führen mehrere Teleskope auf der ganzen Welt Radialgeschwindigkeitsmessungen des Sterns durch. Eine Radialgeschwindigkeitsmessung liefert eine unabhängige Massenschätzung des Planetenkandidaten und hilft so, verschiedene verwandte Eigenschaften festzunageln. Auf diese Weise entwickelte sich auch die Entdeckung von K2–236b.

Die K2-Phase der Kepler-Satellitenmission hatte K2–236b als möglichen Planeten identifiziert, als er im Mai 2017 über seinen Stern K2–236 lief. Es war jedoch eine unabhängige Messung erforderlich, um festzustellen, ob es sich tatsächlich um einen Planeten oder möglicherweise um einen Planeten handelte Begleitstern.

Die Wissenschaftler verwendeten den PARAS-Spektrographen, um über einen Zeitraum von 18 Monaten Beobachtungen mit hoher Winkelauflösung des Sterns durchzuführen und dabei das Wackeln des Sterns zu messen, das durch die geringe, aber anhaltende Anziehungskraft des umlaufenden Objekts verursacht wird. Die Daten bestätigten, dass das Objekt tatsächlich ein Planet war und ordnungsgemäß den Namen K2–236b trug.

Die Grafik zeigt das Wackeln des Wirtssterns K2–236 aufgrund seines Planeten K2–236b. Bildnachweis: Chakraborty et al., ArXiv
Über die Namenskonvention
Wenn in einem Stern-Planeten-System der Stern X heißt, heißt der Planet in der dem Stern am nächsten gelegenen Umlaufbahn Xb, der Planet in der nächstgelegenen Umlaufbahn Xc und so weiter. Es gibt keinen Planeten namens 'Xa', da angenommen wird, dass diese Bezeichnung den Stern selbst darstellt, dh X ist ein Synonym für Xa.

Die Ergebnisse wurden im Juni dieses Jahres veröffentlicht (Preprint-Papier hier).

Die Wissenschaftler des Interuniversitären Zentrums für Astronomie und Astrophysik in Pune schätzten anhand von K2-Daten, dass der Radius des Planeten etwa sechsmal so groß war wie der der Erde, und aus PARAS-Daten, dass er etwa 27-mal so schwer war wie die Erde . Diese Werte zusammen legen nahe, dass K2–236b in die Sub-Saturn / Super-Neptun-Kategorie der Planeten mit einer Saturn-ähnlichen Dichte gehört.

Größenvergleich des K2–236-Systems und unseres inneren Sonnensystems sowie des Planeten K2–236b zur Erde. Bildnachweis: ISRO

Der Planet umrundet seinen Stern einmal alle 19,5 Tage; Zum Vergleich: Merkur umkreist die Sonne 2,5-mal weiter und die Erde ist siebenmal entfernt. Daher ist die Oberfläche von K2–236b mit etwa 600 ° C heißer als die von Mercury. Die Dichte und die Oberflächentemperatur zusammen bedeuten wenig Hoffnung für das Leben, wie wir es auf der Oberfläche des Planeten kennen.

Schauen Sie sich nun die folgende Grafik an, in der die Anzahl der ab Mitte 2018 entdeckten Exoplaneten nach Typ geordnet ist.

Zusammenfassung der Anzahl bestätigter Exoplaneten in jeder Kategorie. Bildnachweis: Planetary Habitability Laboratory

Offensichtlich sind einige Arten von Planeten häufiger als andere. Abgesehen von den Super-Erden / Mini-Neptunen sind die Planeten Neptun und Jupiter / Saturn weit verbreitet. Es gibt jedoch auch eine schlanke, aber unterschiedliche Gruppe von Planeten, die zwischen der neptunischen und der jovian / Saturnian Welt liegen. Dies sind die Super-Neptune oder die Sub-Saturn / Sub-Jovianer: Ihre physikalischen Eigenschaften liegen zwischen Neptun-ähnlichen und Saturn-ähnlichen Planeten. Bis heute sind nur 23 solcher Planeten bekannt - und K2–236b ist einer davon. Als solche fordern sie eine genauere Prüfung ihrer Auswirkungen.

Diese Planeten wiegen 10–70 Erdmassen und messen 4–8 Erdradien. Sie sind besonders interessant, weil ihre Größen in einem kleinen Bereich variieren, ihre Massen und damit Dichten jedoch in großen Mengen variieren. K2–236b selbst scheint etwas in der Mitte dieses Spektrums zu liegen.

Vorläufige Berechnungen basierend auf der Masse und dem Radius von K2–236b zeigen, dass es sich um 60–70% heißes Eis, Silikate und Eisen handelt. Der Planet überspannt somit die Sub-Saturn- und Super-Neptun-Gruppen, da er die Dichte eines Saturn-ähnlichen Planeten und die atmosphärische Zusammensetzung aufweist, die einer neptunischen ähnelt. Das Team, das Daten aus dem PARAS-Spektrographen unter der Leitung von Abhijit Chakraborty verwendet, hat genauere Messungen des Planeten gefordert, um seine genaue Zusammensetzung zu bestimmen.

Wie bei den anderen Planeten in diesem Elite-Club ist K2–236b ein weiterer Datenpunkt, um zu verstehen, warum diese Planeten selten sind. Obwohl es eine nützliche und bedeutende Entdeckung darstellt, ist es auch kein Game-Changer. Es muss noch viel mehr verstanden werden, wie ihre Orbitaldynamik, atmosphärischen Eigenschaften, innere Zusammensetzung usw. Nur dann können wir effektiv modellieren, wie sie sich bilden und entwickeln.

PARAS ist ein wichtiger Teil dieser Suche und wird lange und kontinuierliche Beobachtungen von Hunderten von nahe gelegenen Zwergsternen und sonnenähnlichen Sternen durchführen. Mit solchen Langzeitbeobachtungen können Wissenschaftler die bekannten Exoplaneten besser charakterisieren und die Identität von Planetenkandidaten bestätigen, wie im Fall von K2–236b.

Der PARAS-Spektrograph am Mt. Abu Observatory. Bildnachweis: PRL

Es ist auch gut zu sehen, dass Indien endlich beginnt, zur experimentellen Untersuchung von Exoplaneten beizutragen. Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass K2–236b durch eine globale Zusammenarbeit entdeckt wurde und nicht als vollständig einheimisch gefeiert werden kann. Die Bedeutung der Entdeckung eines Exoplaneten liegt eher in seinem inneren und notwendigerweise globalen Wert als in einem rein nationalen.

Ähnlich wie bei vielen anderen Entdeckungen von Exoplaneten bestätigt auch die Existenz des K2-236-Systems die Offenbarung, dass unser Sonnensystem nicht das Modell zu sein scheint, dem die Natur insgesamt folgt. Es wäre klug, diese Entdeckung nicht als Erinnerung an unseren sogenannten Nationalstolz, sondern an unseren (bisher) einzigartigen, aber demütigenden Platz im Universum zu betrachten.

Wir leben in einem Zeitalter exoplanetischer Entdeckungen zu Tausenden. Planetenbildungsmodelle werden auseinandergerissen, überdacht, überarbeitet, neu formuliert und auf unterschiedliche Weise wieder zusammengesetzt. Wir verstehen nicht, wie die Planetenbildung wirklich funktioniert und wie man aus einem kleineren Satz von Bausteinen so unterschiedliche Arten von Planeten gewinnt. Es ist an der Zeit, dass wir mehr herausfinden.