Seit Mitte der neunziger Jahre, als der erste Planet um einen anderen Stern entdeckt wurde, sammeln Astronomen Exoplaneten. In einer neuen Studie haben Astronomen diese Planeten klassifiziert und festgestellt, dass die meisten der bisher gefundenen Planeten in zwei Gruppen unterteilt sind: felsige terrestrische Planeten und größere Mini-Neptune. Bei ihrer Arbeit verwendete das Team Daten aus der NASA-Kepler-Mission und dem Keck-Observatorium.
Tatsächlich zeigt die Studie, dass unsere Galaxie zwei Arten von Planeten bevorzugt: felsige Welten, die 1,75-mal so groß wie die Erde sind, und Mini-Neptune, die mit Gas bedeckt sind und 2- bis 3,5-mal größer als die Erde sind. Die Milchstraße bildet selten Planeten mit Größen zwischen diesen beiden Gruppen.
Das Diagramm zeigt die Anzahl der kleinen Exoplaneten pro 100 Sterne in Abhängigkeit von ihrer Größe im Verhältnis zur Erde. Bildnachweis: NASA / Ames / Caltech / Universität von Hawaii (BJ Fulton)
„Es gibt keine Planeten im Sonnensystem mit der Größe zwischen Erde und Neptun. Eine der größten Überraschungen von Kepler ist, dass fast jeder Stern mindestens einen Planeten hat, der größer als die Erde, aber kleiner als Neptun ist. Wir würden gerne wissen, was diese mysteriösen Planeten sind und warum wir sie nicht haben “, sagt Eric Petigura, Co-Autor der Studie am California Institute of Technology (USA).
Kepler sucht mit der Transitmethode nach fernen Welten. Die Größe einer Sonnenfinsternis korreliert mit der Größe eines Planeten, aber um seine Größe genau zu bestimmen, muss sein Stern gemessen werden. Ein Team von Wissenschaftlern des California Institute of Technology sowie Kollegen mehrerer Institutionen untersuchten die Größe der Planeten mithilfe des Keck-Observatoriums genauer. Sie haben Jahre damit verbracht, Spektraldaten von Sternen mit 2000 Planeten aus dem Kepler-Katalog zu sammeln. Spektraldaten lieferten genaue Messungen der Größe von Sternen, die es den Forschern wiederum ermöglichten, die Größe von Exomeren zu bestimmen, die sie umkreisen.
Mit neuen Daten des Keck-Observatoriums konnten die Forscher die Größe von 2.000 Planeten viermal genauer bestimmen. Als die Wissenschaftler sie aussortierten, waren sie überrascht, eine bemerkenswerte Lücke zwischen Gruppen von felsigen Ländern und Mini-Neptun zu finden.
Der Grund für die Lücke ist nicht klar, aber Wissenschaftler haben zwei mögliche Erklärungen gefunden. Die erste basiert auf der Idee, dass die Natur es vorzieht, Planeten zu erschaffen, die ungefähr so groß wie die Erde sind. Einige dieser Planeten fangen aus Gründen, die noch nicht vollständig verstanden wurden, genug Gas ein, um "die Grenze zu überschreiten" und zu gasförmigen Mini-Neptunen zu werden.
Das Diagramm zeigt, wie erdgroße Exoplaneten und Mini-Neptun gebildet werden. Bildnachweis: NASA / Ames / Caltech / Universität von Hawaii (BJ Fulton)
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„Mini-Neptune sind wie Steine mit großen Gaskugeln. Der Wasserstoff und das Helium im Ball tragen nicht zum Massengewinn des gesamten Systems bei, aber sie leisten einen großen Beitrag zum Volumen und machen die Planeten viel größer “, fährt Eric Petigura fort.
Der zweite mögliche Grund, warum die Planeten keine Zwischengrößen haben, ist mit dem Verlust von Gas bzw. dem Verbrennen verbunden, wenn sie der Strahlung des Wirtssterns ausgesetzt werden. Beide Szenarien erklären wahrscheinlich die Lücke in der Planetengröße. „In Zukunft planen die Forscher, den Inhalt schwerer Elemente auf diesen Planeten zu untersuchen, um mehr über ihre Zusammensetzung herauszufinden. Wir leben im goldenen Zeitalter der planetaren Astronomie, weil wir Tausende von Planeten um andere Sterne finden. Wir arbeiten derzeit daran, die Zusammensetzung von Mini-Neptun zu verstehen. Dies sollte erklären, warum sich diese Welten so oft in den Umlaufbahnen anderer Sterne bilden und warum sie nicht um die Sonne herum existieren “, schloss Eric Petigura.
Roman Zakharov
