Ein Team von Astronomen unter der Leitung von UdeM fand Beweise dafür, dass zwei Exoplaneten, die einen roten Zwergstern umkreisen, „Wasserwelten“ sind – Planeten, bei denen Wasser einen großen Teil des Volumens ausmacht. Diese Welten, die sich in einem 218 Lichtjahre entfernten Planetensystem im Sternbild Lyra befinden, sind anders als alle Planeten in unserem Sonnensystem.
Ein Team unter der Leitung der Postdoktorandin Carolina Pielet vom Trottier Institute for Exoplanet Research (iREx) an der Universität von Montreal veröffentlichte heute, am 138. Dezember, in der Zeitschrift Nature Astronomy eine detaillierte Studie des als Kepler-15 bekannten Planetensystems.
Piaule, Mitglied der Forschungsgruppe von Björn Benneke, beobachtete die Exoplaneten Kepler-138c und Kepler-138d mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA und dem stillgelegten Spitzer-Weltraumteleskop und stellte fest, dass die Planeten etwa anderthalb Mal so groß sind Erde, kann hauptsächlich aus Wasser bestehen Diese Planeten und der dem Stern nähere Satellit des Planeten, Kepler-138b, wurden zuvor vom Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt.
Wasser wurde nicht direkt nachgewiesen, aber durch den Vergleich der Größe und Masse der Planeten mit Modellen kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass ein erheblicher Teil ihres Volumens – bis zur Hälfte – aus Materialien bestehen sollte, die leichter als Gestein, aber schwerer als Wasserstoff oder Helium sind ( die den Großteil der Gasriesenplaneten wie Jupiter ausmachen). Das gebräuchlichste dieser Kandidatenmaterialien ist Wasser.
„Früher dachten wir, dass Planeten, die etwas größer als die Erde sind, große Kugeln aus Metall und Gestein sind, wie vergrößerte Versionen der Erde, und deshalb nannten wir sie Super-Erden“, erklärt Benneke. - Nun haben wir aber gezeigt, dass diese beiden Planeten, Kepler-138c und d, eine völlig unterschiedliche Natur haben: Wahrscheinlich besteht ein großer Teil ihres Volumens aus Wasser. Zum ersten Mal beobachten wir Planeten, die sicher als Wasserwelten identifiziert werden können - die Art von Planeten, deren Existenz von Astronomen seit langem theoretisiert wird."
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Mit mehr als dem dreifachen Volumen der Erde und der doppelten Masse sind die Planeten c und d viel weniger dicht als die Erde. Das verwundert, denn die meisten der bisher im Detail untersuchten Planeten, die nur wenig größer als die Erde sind, schienen uns ähnliche Gesteinswelten zu sein. Der engste Vergleich zu diesen beiden Planeten, sagen die Forscher, könnten einige der Eismonde im äußeren Sonnensystem sein, die ebenfalls größtenteils aus Wasser bestehen, das einen felsigen Kern umgibt.
„Stellen Sie sich größere Versionen von Europa oder Enceladus vor, wasserreiche Monde, die Jupiter und Saturn umkreisen, aber viel näher an ihren Sternen“, erklärte Piaule. "Anstelle einer eisigen Oberfläche hätten Kepler-138 c und d große Hüllen aus Wasserdampf."
Die Forscher warnen davor, dass die Planeten möglicherweise keine erdähnlichen Ozeane direkt auf der Planetenoberfläche haben. „Die Temperatur in den Atmosphären von Kepler-138c und Kepler-138d liegt wahrscheinlich über dem Siedepunkt von Wasser, und wir erwarten, dass diese Planeten dicke, dichte Atmosphären aus Dampf haben. Nur unter dieser Dampfatmosphäre kann möglicherweise flüssiges Wasser unter hohem Druck oder sogar Wasser in einer anderen Phase, die unter hohem Druck auftritt, als überkritische Flüssigkeit bezeichnet werden“, sagte Piaule.
Kürzlich fand ein anderes Team der Universität von Montreal einen anderen Planeten namens TOI-1452 b, der möglicherweise von einem Ozean aus flüssigem Wasser bedeckt sein könnte, aber das James Webb-Weltraumteleskop der NASA wird benötigt, um seine Atmosphäre zu untersuchen und das Vorhandensein eines zu bestätigen Ozean.
Obwohl frühere Beobachtungen des Kepler-Weltraumteleskops der NASA nur den Durchgang von drei kleineren Planeten um Kepler-138 gezeigt hatten, stellte das Team überrascht fest, dass Beobachtungen von Hubble und Spitzer die Anwesenheit eines vierten Planeten im System, Kepler-138e, anzeigten.
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Dieser neu entdeckte Planet ist klein und weiter von seinem Stern entfernt als die anderen drei und benötigt 38 Tage für eine Umlaufbahn. Der Planet befindet sich in der bewohnbaren Zone seines Sterns, einer gemäßigten Region, in der der Planet von seinem kühlen Stern genau die richtige Wärmemenge erhält, um weder zu heiß noch zu kalt zu sein, um flüssiges Wasser zuzulassen.
Die Natur dieses zusätzlichen, neu entdeckten Exoplaneten bleibt jedoch eine offene Frage, da er seinen Stern nicht zu durchqueren scheint. Die Beobachtung des Transits eines Exoplaneten würde es Astronomen ermöglichen, seine Größe zu bestimmen. Mit Kepler-138e im Bild sind die Massen der bisher bekannten Planeten, die gefunden wurden, genauer geworden.
Eine weitere Überraschung erwartete die Forscher: Sie entdeckten, dass die beiden Wasserwelten Kepler-138c und d Zwillingsplaneten mit nahezu gleicher Größe und Masse sind, während sie zuvor für radikal unterschiedlich gehalten wurden. Andererseits wurde bestätigt, dass der uns am nächsten gelegene Planet, Kepler-138b, ein Kleinplanet von Marsmasse ist, einer der kleinsten bisher bekannten Exoplaneten.
„Wenn unsere Instrumente und Methoden empfindlich genug werden, um Planeten zu finden und zu untersuchen, die weiter von ihren Sternen entfernt sind, werden wir vielleicht damit beginnen, viel mehr Wasserwelten wie Kepler-138 c und d zu finden“, schloss Benneke.
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