Diese winzigen Verschiebungen, für das bloße Auge unsichtbar, verraten die Schwerkraftspur eines Planeten, den noch kein Mensch gesehen hat.
Ein Team von Astronominnen und Astronomen hat nach eigenen Angaben 27 „Kandidatenplaneten“ gefunden, die Doppelsternsysteme umkreisen – mit einer radikal neuen Nachweismethode.
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Normalerweise spüren Forschende neue planetenähnliche Objekte mit der Transitmethode auf: Sie beobachten, wie ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht und dessen Licht kurz dunkler wirkt. Diesmal suchte das Team jedoch nach winzigen Veränderungen im Zeitpunkt, zu dem sich zwei Sterne gegenseitig bedecken.
Diese minimalen Verschiebungen bei den Verfinsterungen verraten den Schwerkrafteinfluss eines unsichtbaren Planeten, der das System umkreist.
Die Studie erschien in den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“. Erstautorin ist Margo Thornton, Doktorandin an der University of New South Wales und Forscherin am SETI Institute. Das Team wertete Daten des NASA-Weltraumteleskops TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) aus.
Eine andere Methode, Planeten aufzuspüren
Die meisten bekannten „circumbinären“ Planeten – also Planeten, die zwei Sterne umkreisen, ähnlich der berühmten Doppelszene auf dem fiktiven Planeten Tatooine in „Star Wars: A New Hope“ aus der ursprünglichen Trilogie – werden entdeckt, wenn sie vor einem ihrer Sterne vorbeiziehen und dessen Licht abschwächen.
Das funktioniert jedoch nur, wenn das System aus Sicht der Erde nahezu perfekt ausgerichtet ist. Ist das nicht der Fall, bleibt der Planet mit dieser Methode unsichtbar.
Die neue Studie nutzt stattdessen ein Phänomen namens Apsidenpräzession, also eine langsame Drehung der Umlaufbahn eines Doppelsternsystems im Laufe der Zeit.
Umkreist ein Planet ein solches System, verändert seine Schwerkraft den Zeitpunkt, zu dem die beiden Sterne sich gegenseitig verdecken – ein subtiler, aber messbarer Effekt.
Indem das Team diese winzigen Zeitverschiebungen über mehrere Jahre in den TESS-Daten verfolgte, konnte es Begleiter in Planeten-Größe nachweisen, ohne die Planeten selbst direkt zu sehen.
„Die Berechnung der Präzession beruhte auf der Veränderung des Periastron-Arguments des Doppelsterns im Laufe der Zeit, die sich aus der exakten Messung der Zeitpunkte von Primär- und Sekundärverfinsterungen ableiten lässt“, erläutern die Autorinnen und Autoren der Studie.
Was die Forschenden herausfanden
Das Team untersuchte 1.590 Doppelsternsysteme, in denen sich die Sterne gegenseitig bedecken. In 71 Systemen stellten sie Bahnschwankungen fest, die sich nicht allein mit bekannten physikalischen Effekten erklären lassen.
In 36 Fällen schien ein zusätzlicher Einfluss mitzuspielen – und in 27 davon deutet am meisten auf ein Objekt in Planeten-Größe hin.
Einige der Kandidaten kreisen um sehr heiße, massereiche Sterne, bei denen sich Planeten mit herkömmlichen Methoden sonst nur äußerst schwer nachweisen lassen.
Bisher hatten Forschende erst rund 18 circumbinäre Planeten eindeutig bestätigt. Der neue Katalog ist deshalb ein besonders ungewöhnlicher Fund.
Warum der Fund dieser neuen Planeten wichtig ist
Der Fund – und vor allem die dahinterstehende Methode – ist bedeutend, weil sich damit viele weitere Planeten aufspüren lassen könnten, die bisherigen Techniken entgehen, insbesondere in komplexeren Systemen.
Gleichzeitig bekommen Forschende ein breiteres Bild davon, wie Planeten in Doppelsternsystemen entstehen und langfristig überleben.
„Die Ergebnisse dieser Arbeit ermöglichen es uns, Theorien zur Planetenentstehung gründlich zu testen, Wanderungsprozesse einzugrenzen und die langfristige Entwicklung circumbinärer Systeme besser zu verstehen“, heißt es weiter in der Studie.
Die Forschenden betonen zudem, dass ihre Stichprobe nur einen winzigen Teil der bekannten Systeme mit gegenseitigen Verfinsterungen abdeckt: „Die von uns analysierte Stichprobe war nur ein kleiner Bruchteil der zwei Millionen EBs im Gaia-Katalog.“
Sie schlagen vor, die Suche auf den vollständigen Datensatz auszuweiten und ihn mit längeren Beobachtungszeiträumen von TESS zu kombinieren. So könnten in Zukunft viele weitere Systeme ans Licht kommen.