In den letzten Jahrzehnten hat die Zahl der bekannten Exoplaneten dramatisch zugenommen. Aber über einige ihrer Eigenschaften wissen wir noch sehr wenig, zum Beispiel über Zusammensetzung oder Massivität. Jared Siegel, ein Student an der University of Chicago, konnte einige Hinweise aus den Daten der NASA extrahieren, die Wissenschaftler übersehen hatten.
Er analysierte Daten der NASA-Raumsonde Kepler. Einige dieser Daten waren voller statistischem Rauschen, aber Siegel und sein Mentor, der Astrophysiker Leslie Rogers, konnten nützliche Informationen über Exoplaneten extrahieren und eine Obergrenze für ihre Masse festlegen. Die Forschungsergebnisse für Siegels Masterarbeit wurden in The Astronomical Journal veröffentlicht.
Siegel und Rogers untersuchten Daten des Kepler-Weltraumteleskops, das neun Jahre lang Lichtausbrüche von fernen Sternen überwachte. Diese Fackeln können auftreten, wenn ein Planet vor einem Stern vorbeizieht und sein Licht vorübergehend dämpft. Viele Wissenschaftler haben diese Daten bereits analysiert und Beweise für die Existenz von mehr als 2600 Exoplaneten gefunden. Aber Siegel und Rogers fragten sich, ob es eine Möglichkeit gäbe, statistische Methoden zu verwenden, um noch mehr Informationen zu erhalten.
Ihr Ansatz basierte auf der Tatsache, dass das Kepler-Teleskop viele Sterne entdeckt hatte, um die mehrere Planeten zu kreisen scheinen. Die gegenseitige Anziehungskraft dieser Planeten sollte ihre Umlaufbahnen leicht verändern im Vergleich dazu, wie sie sich bewegen würden, wenn nur ein Planet den Stern umkreisen würde. Je massereicher die Planeten sind, desto stärker sind diese Störungen.
„Wenn wir wissen, dass es mehrere Planeten im System gibt, wir aber keine großen Störungen in der Laufzeit sehen, dann können wir sagen, dass diese Planeten nicht besonders massereich sind“, erklärt Siegel. „Zum Beispiel könnten wir sagen, dass sie höchstwahrscheinlich nicht die Masse des Jupiters haben, weil sie sich dann merklich anziehen würden.“ Sie wandten diese Logik auf eine Stichprobe von 170 Planeten in 80 verschiedenen Sternensystemen an. Für etwa 50 dieser Planeten konnten sie eine Massenobergrenze festlegen.
Die Wissenschaftler erklärten, dass dies wichtige Informationen seien, da sie damit beginnen könnten, Optionen für die Zusammensetzung des Planeten auszuschließen. "Zum Beispiel könnte man sagen: 'Nun, dieser Planet ist zu leicht, um aus reinem Eisen zu bestehen'", sagte Siegel. - Für mehr als zwanzig Planeten können wir sagen: "Dieser Planet ist zu leicht, um wie die Erde zu sein." Diese Informationen helfen Wissenschaftlern auch dabei, die Populationen von Exoplaneten besser zu verstehen. „Wir wollen wissen, wie viele Planeten in einem bestimmten Massenbereich wahrscheinlich Gesteins-, Wasser- oder Gasplaneten sind“, sagte Rogers.
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