Astronomen entdecken mehr als 170 abtrünnige Exoplaneten, die bisher größte Fundgrube

Eine internationale Zusammenarbeit von Astronomen berichtet über die Entdeckung von 70 bis 170 Schurkenplaneten, was eine beispiellose wissenschaftliche Leistung darstellt.

Schurkenplaneten sind ebenso gruselig wie mysteriös. Diese Planeten, die durch die dunklen Weiten des interstellaren Raums schweben, sind ohne Wirtssterne, sie haben entweder ihr Ursprungssternsystem verlassen oder hatten überhaupt kein Ursprungssternsystem. Astronomen erfuhren erstmals in den 1990er Jahren von frei schwebenden Planeten, aber viele unbeantwortete Fragen bleiben, wie die Bedingungen, unter denen sie entstehen, ihre Größe und Zusammensetzung und ihre relative Häufigkeit in der Galaxie.

Die heute in Nature veröffentlichten Forschungsergebnisse bringen die Nadel in diesen astronomischen Angelegenheiten voran, da ein Team von Wissenschaftlern mehr als 170 Schurkenplaneten in einer nahe gelegenen Region der Milchstraße entdeckt hat, die als Sternassoziation Upper Scorpius OB bekannt ist (durch „in der Nähe“ wir' wir sprechen von einer Entfernung von 420 Lichtjahren). Dies verdoppelt effektiv die Gesamtzahl bekannter frei schwebender Planeten – ein Zeichen dafür, dass die Gesamtpopulation von Schurkenplaneten in unserer Galaxie riesig ist. Tatsächlich hätte die Gesamtzahl der Schurkenplaneten, die verdächtigt werden, in der Milchstraße zu lauern, den verstorbenen Carl Sagan sehr stolz gemacht, da sie wahrscheinlich in die Milliarden und Abermilliarden geht – und möglicherweise in die Billionen .

Die neu entdeckten Schurkenplaneten wurden in astronomischen Daten aus fast 20 Jahren entdeckt, darunter Beobachtungen, die von der Europäischen Südsternwarte, dem Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop, dem Subaru-Teleskop und dem Gaia-Satelliten der ESA gesammelt wurden. Hervé Bouy, ein Astronom an der Universität Bordeaux und Projektleiter, sagte, dass die Daten, die über das umfangreiche NOIRLab Astro Data Archive verfügbar gemacht wurden , „grundlegend für diese Studie“ seien, wie er in einer NOIRLab- Erklärung erklärte .

In einer E-Mail sagte Núria Miret-Roig, Astronomin an der Universität Bordeaux und Erstautorin der neuen Studie, dass die neue Arbeit einen „extrem großen Bereich am Himmel“ abdeckt, etwa 170 Grad im Quadrat, was viel größer ist als frühere Umfragen. „Dies war möglich dank der Zusammenstellung aller in öffentlichen Archiven verfügbaren Bilder zusammen mit unseren eigenen Beobachtungen“, sagte sie. Die enorme Datenmenge – 80.000 Bilder mit insgesamt 100 TB – erforderte vom Team, „moderne statistische Tools mit Data-Mining-Techniken zu kombinieren“.

Ein Schlüsselaspekt der Studie war die Technik, die zum Aufspüren von Schurkenplaneten verwendet wurde. Das Aufspüren frei schwebender Planeten ist eine Herausforderung, da sie keinem Wirtsstern zugeordnet sind und es nicht sofort ersichtlich ist, wo sie sich in den Weiten des Weltraums befinden. Der traditionelle Ansatz zur Erkennung von Schurkenplaneten, Mikrolinsen, hängt von zufälligen Ausrichtungen zwischen einem Schurkenplaneten und einem nicht verwandten Hintergrundstern ab. Das Problem mit Mikrolinsen besteht darin, dass es sich in der Regel um einmalige Ereignisse handelt und der Schurkenplanet wahrscheinlich nie wieder gesehen wird. Die Unfähigkeit, einen Exoplaneten über einen längeren Zeitraum zu untersuchen, stellt eine enorme Einschränkung dar.

Ein spannender Aspekt der neuen Studie ist, dass die neu entdeckten Schurkenplaneten in Zukunft untersucht werden können. Miret-Roig und ihre Kollegen gingen davon aus, dass einige Schurkenplaneten, die sich erst vor wenigen Millionen Jahren gebildet haben, immer noch heiß sind und daher direkt von Teleskopen entdeckt werden können. Für die Studie brütete das Team über diesen 80.000 Weitfeldbildern und maß das Licht über einen Bereich optischer und Nahinfrarot-Wellenlängen. Das Team maß auch die winzigen Bewegungen der Objekte, was sie taten, um sie weiter als Planeten zu bestätigen, die ohne Wirte im Weltraum herumflitzen.

Bis zu 3.455 Kandidaten wurden identifiziert, von denen 70 bis 170 jupitergroße Objekte als echte Schurken-Exoplaneten angesehen wurden. Eine genaue Zahl konnten die Astronomen aufgrund von Unsicherheiten im Zusammenhang mit dem vermuteten Alter der Region und der Masse der Objekte nicht nennen.

„Wir konnten auf einzelne Massen schließen, indem wir die Helligkeit jedes Planeten mit theoretischen Modellen verglichen. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, dass Planeten relativ hell sind, wenn sie jung sind, und dass sie mit der Zeit schnell verblassen“, erklärte Miret-Roig. „Wenn dann das Alter des Planeten nicht genau bekannt ist – was in unserer Stichprobe der Fall ist – ist es schwierig, einen alten massereichen Planeten von einem jüngeren, aber weniger massereichen zu unterscheiden.“

Eine Folgestudie zur Messung des genauen Alters und der Masse dieser mutmaßlichen Schurken-Exoplaneten ist geplant, ebenso wie einige spektroskopische Beobachtungen, um „andere physikalische Eigenschaften wie die effektive Temperatur und die Zusammensetzung zu bestimmen“, sagte sie. Zukünftige Observatorien wie das kommende Webb-Weltraumteleskop, das Extremely Large Telescope (ELT) und das Vera C. Rubin Observatory könnten diese Ergebnisse weiter validieren.

Ein weiterer spannender Aspekt dieser Studie ist, was sie uns über die Bedingungen sagt, unter denen sich Schurkenplaneten bilden. Zwei Theorien wollen erklären, wie solche Planeten entstehen. Sie bilden sich entweder aus protoplanetaren Scheiben um Wirtssterne herum und werden dann in den interstellaren Raum hinausgeschleudert, oder sie entstehen durch den Zusammenbruch von Gaswolken, die zu klein sind, um Sterne zu bilden.

Miret-Roig sagte, die Gesamtzahl der in der neuen Studie beobachteten streunenden Objekte „übersteigt die Anzahl der frei schwebenden Planeten, die erwartet werden, wenn sie sich nur wie Sterne aus dem Kollaps einer kleinen Molekülwolke bilden, was darauf hindeutet, dass andere Mechanismen eine Rolle spielen müssen.“ Astronomen können daher „sagen, dass beide Mechanismen wirksam sein müssen und dass der Beitrag der Auswürfe zur endgültigen Population signifikant sein muss.“

Angesichts der Tatsache, dass Schurkenplaneten wahrscheinlich durch beide Prozesse produziert werden, sollte die Gesamtzahl der Schurkenplaneten riesig sein. Wie Carl Sagan riesig. Dank dieser anstehenden Folgestudien und zukünftigen Teleskope sollten wir in den kommenden Jahren viel mehr lernen.

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