Ein internationales Team, dem auch die Universität Genf angehört, hat den ’Neptunrücken’ enthüllt, eine Überdichte von Neptunen, die zwischen der Neptunwüste und der Neptunsavanne eingebettet sind.
Astronomen haben den ’Neptunischen Kamm’ aufgedeckt, ein neu identifiziertes Merkmal in der Verteilung von Exoplaneten. Die Entdeckung, die von einem internationalen Team mit Mitgliedern der Universität Genf , des NFS PlanetS und des Centro de Astrobiología (CAB) durchgeführt wurde, verdeutlicht die komplexe Dynamik zwischen der neptunischen Wüste, einer Region, in der heiße Neptune selten sind, und der neptunischen Savanne, in der solche Planeten häufiger vorkommen. Durch das Verständnis dieser kritischen Zonen gewinnen die Astronomen wertvolle Erkenntnisse über die dynamischen Prozesse, die die Entstehung und Entwicklung von Exoplaneten in der Nähe ihres Sterns beeinflussen. Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics zu lesen.
Um die große Vielfalt der Exoplanetensysteme zu veranschaulichen, zeichnen Wissenschaftler häufig die Verteilung der Planeten nach Radius und Umlaufzeit auf. Dadurch werden Regionen hervorgehoben, in denen Exoplaneten ähnliche Eigenschaften aufweisen, die die Astronomen dann zu verstehen versuchen. Eine der verwirrendsten Regionen ist die ’Neptunwüste’, in der Planeten von der Größe des Neptun überraschend selten sind. Man nimmt an, dass dieser Mangel an Neptunen in der Verteilung der Planeten, die in der Nähe ihres Sterns kreisen, auf intensive Sternstrahlung zurückzuführen ist, die den Planeten die Atmosphäre entreißt, sie erodiert und in kleinere Planeten verwandelt.
Jenseits dieser unfruchtbaren Wüste liegt die ’Neptun-Savanne’, eine weniger strenge - d. h. vor allem weniger heiße - Zone, in der Planeten von der Größe Neptuns häufiger vorkommen. In dieser Region herrschen Bedingungen, die es ihnen erlauben, ihre Gashülle zu behalten, was zu einem Gebiet führt, das stärker von Neptunen bevölkert ist. Das Verständnis der Entstehung der neptunischen Wüste und Savanne ist eine Schlüsselfrage in der Exoplanetenforschung.
Den Kamm sichtbar machen: eine sorgfältige Analyse
Die neue Studie konzentriert sich auf den Übergang von der Neptunwüste zur Savanne. Die Astronomen entdeckten eine Konzentration von Neptunen am Rande der Wüste, ein unerwartetes Merkmal, das nun als "Neptunrücken" bezeichnet wird. ’Wir haben in dieser Region eine Überdichte an Planeten gefunden, was auf einen klaren Übergang von der leeren neptunischen Wüste zur bevölkerungsreicheren neptunischen Savanne hindeutet’, erklärt Vincent Bourrier, Assistenzprofessor am Departement für Astronomie der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf und Koautor der Studie. Dieser neu identifizierte Kamm markiert einen kritischen Bereich, in dem es Planeten gelingt, nahe an ihren Sternen zu wandern und gleichzeitig deren intensiver Strahlung zu widerstehen.
Diese Entdeckung wurde durch die Analyse von Daten der Kepler-Mission der NASA ermöglicht, die mithilfe fortgeschrittener statistischer Verfahren um Beobachtungsfehler bereinigt wurden. Die Wissenschaftler kartographierten akribisch die Radius-Perioden-Verteilung dieser Exoplaneten und enthüllten dabei die ausgeprägten Regionen, die die Neptunlandschaft definieren. Die Analyse des Teams identifizierte den Neptunrücken mit Umlaufzeiten zwischen 3,2 und 5,7 Tagen, der zwischen der neptunischen Wüste und der neptunischen Savanne eingebettet ist. Diese umfassende Kartierung verdeutlicht die komplexen Prozesse, die an der Wanderung und dem Überleben dieser Planeten in der Nähe ihrer Sterne beteiligt sind.
Implikationen für die Entstehung und Entwicklung von Planeten
’Der Neptunrücken dominiert die Wüste und die Savanne. Sie liefert uns einen Schlüssel zum Verständnis der physikalischen Mechanismen, die die Wüste formen’, betont Vincent Bourrier. Die meisten Neptune können sich zu Beginn ihres Lebens über die Savanne und die Wüste verteilen, indem sie innerhalb der Scheibe, in der sie entstanden sind, wandern. Die Existenz des Bergrückens legt nahe, dass einige Planeten von Neptuns Größe durch eine Migration mit hoher Exzentrizität in diese Region gebracht werden, die später in ihrem Leben stattfindet und es ihnen ermöglicht, die Erosion durch ihre Sterne zu überleben.
Diese Wanderungsprozesse in Verbindung mit der Photoevaporation sind wahrscheinlich die Ursache für die deutlichen Merkmale, die in der neptunischen Landschaft beobachtet werden. Die Ähnlichkeiten zwischen dem Neptunrücken und einem weiteren Merkmal der Exoplanetenverteilung, der Agglomeration heißer Jupiter, legen nahe, dass ähnliche evolutionäre Prozesse beide Planetengruppen beeinflussen könnten.
Ein ehrgeiziges Beobachtungsprogramm
Um den Geheimnissen der Wüste und der Savanne besser auf die Spur zu kommen, hat das von der Universität Genf geleitete Team ein groß angelegtes Beobachtungsprogramm mit dem hochauflösenden Spektrographen ESPRESSO am Very Large Telescope der ESO aufgestellt. Ziel des Programms ist eine vollständige Erfassung der Orientierung der Planetenbahnen innerhalb einer Stichprobe heißer Neptune. Diese Orientierung hängt vom Migrationsprozess ab und wird daher kritische Daten über ihre Entstehung und Entwicklung liefern, die wichtige Hinweise auf die Besonderheiten der Verteilung der Neptune liefern.
’Der Neptunrücken ist erst der Anfang’, folgert Amadeo Castro-González, Doktorand am Zentrum für Astrobiologie (CAB) in Madrid, zu Besuch an der Universität Genf und Erstautor der Studie. ’Mit den nächsten Ergebnissen dieses Beobachtungsprogramms werden wir in der Lage sein, unsere Hypothesen über den Ursprung und die Entwicklung dieser faszinierenden Welten zu überprüfen und ein vollständigeres Bild der Landschaft der heißen Neptune zu erhalten.’
