Eine wichtige Entdeckung: Die Umlaufbahn des bewohnbaren Planeten TRAPPIST-1 ist nicht falsch!

[Mobile Software: BoKeYuan] Astronomen haben mithilfe des Subaru-Teleskops festgestellt, dass die erdähnlichen Planeten im TRAPPIST-1-System keine nennenswerte Fehlausrichtung gegenüber der Rotation ihrer Sterne aufweisen. Dies ist eine wichtige Entdeckung für das Verständnis der Entwicklung von Planetensystemen um Sterne mit sehr geringer Masse, insbesondere der Geschichte der TRAPPIST-1-Planeten, einschließlich der Planeten in der Nähe der bewohnbaren Zone. Sterne wie unsere Sonne sind nicht stationär, sondern rotieren um eine Achse. Diese Rotation ist am deutlichsten zu erkennen, wenn sich auf der Oberfläche des Sterns Merkmale wie Sonnenflecken befinden. Im Sonnensystem sind die Umlaufbahnen aller Planeten auf eine Genauigkeit von 6 Grad zur Rotation der Sonne ausgerichtet.

Früher ging man davon aus, dass die Umlaufbahnen der Planeten mit der Rotation des Sterns übereinstimmen. Mittlerweile sind jedoch viele Exoplanetensysteme bekannt, bei denen die Umlaufbahnen der Planeten stark von der Rotation des Zentralsterns abweichen. Dies wirft die Frage auf: Können sich Planetensysteme außerhalb ihrer Ausrichtung bilden, oder könnten die beobachteten fehlausgerichteten Systeme zunächst ausgerichtet sein und dann durch irgendeine Art von Störung aus ihrer Ausrichtung gedrängt werden? Das TRAPPIST-1-System ist von Interesse, weil es drei kleine Gesteinsplaneten in oder nahe der bewohnbaren Zone hat, wo flüssiges Wasser existieren könnte.

Der Zentralstern ist ein kühler Stern mit sehr geringer Masse, der als M-Zwerg bekannt ist, und die Planeten befinden sich sehr nahe am Zentralstern. Daher unterscheidet sich dieses Planetensystem stark vom Sonnensystem. Die Untersuchung der Geschichte dieses Systems ist wichtig, da sie dazu beitragen könnte, festzustellen, ob potenziell bewohnbare Planeten tatsächlich bewohnbar sind. Es handelt sich aber auch deshalb um ein interessantes System, weil es keine nahegelegenen Objekte gibt, die die Umlaufbahnen der Planeten stören könnten. Das bedeutet, dass die Umlaufbahnen noch immer in der Nähe der Orte liegen sollten, an denen die Planeten zuerst entstanden sind, und den Astronomen so die Möglichkeit geben, den ursprünglichen Zustand des Systems zu untersuchen.

Während sich der Stern dreht, bewegt sich die Seite, die sich in die Sichtlinie dreht, mit relativer Geschwindigkeit auf den Beobachter zu, während sich die Seite, die sich aus der Sichtlinie dreht, mit relativer Geschwindigkeit vom Beobachter weg bewegt. Wenn ein Planet zwischen einem Stern und der Erde vorbeizieht und dabei einen kleinen Teil des Lichts des Sterns blockiert, lässt sich möglicherweise feststellen, welche Seite des Sterns der Planet zuerst blockiert hat. Dieses Phänomen wird als Rossiter-McLaughlin-Effekt bezeichnet. Mit dieser Methode kann die Fehlausrichtung zwischen der Umlaufbahn des Planeten und der Rotation des Sterns gemessen werden. Allerdings beschränkten sich diese Beobachtungen bislang auf große Planeten wie Jupiter oder Neptun.

Ein Forscherteam, darunter Mitglieder des Tokyo Institute of Technology und des Japan Astrobiology Center, beobachtete TRAPPIST-1 mit dem Subaru-Teleskop, um nach Fehlausrichtungen zwischen den Planetenbahnen und dem Stern zu suchen. Drei Exoplaneten, die TRAPPIST-1 umkreisen, zogen über Nacht vor dem Stern vorbei. Zwei der drei sind Gesteinsplaneten nahe der bewohnbaren Zone. Da Sterne mit geringer Masse im Allgemeinen dunkel leuchten, war es unmöglich, die Sternneigung (Spin-Bahn-Winkel) von TRAPPIST-1 zu bestimmen. Doch dank der Lichtsammelleistung des Subaru-Teleskops und der hohen spektralen Auflösung des neuen Infrarotspektrometers IRD konnte das Team die Neigung messen.

Die Studie ergab, dass die Neigung sehr gering ist und nahe Null liegt. Dies ist das erste Mal, dass die Sternneigung eines Sterns mit extrem geringer Masse wie TRAPPIST-1 gemessen wurde, und es ist auch die erste Rossiter-McLaughlin-Messung eines Planeten in der bewohnbaren Zone. Die Daten deuten zwar darauf hin, dass die Rotation des Sterns mit der Umlaufachse des Planeten übereinstimmt, die Präzision der Messung reicht jedoch noch nicht aus, um die Möglichkeit einer kleinen Spin-Bahn-Fehlausrichtung völlig auszuschließen, sagt Teamleiter Teruyuki Hirano vom Tokyo Institute of Technology. Dennoch ist dies das erste Mal, dass der Einschlag eines erdähnlichen Planeten nachgewiesen wurde, und weitere Studien werden dieses Exoplanetensystem besser charakterisieren.