Warum haben wir keine koorbitalen Exoplaneten entdeckt? Könnten Gezeiten eine mögliche Antwort bieten?

Newswise – 26. Mai 2022, Mountain View, CA – In unserem Sonnensystem gibt es mehrere tausend Beispiele für koorbitale Objekte: Körper, die dieselbe Umlaufbahn um die Sonne oder einen Planeten teilen. Die trojanischen Asteroiden sind ein solches Beispiel. Wir haben noch keine ähnlichen Koorbitale in extrasolaren Systemen beobachtet, obwohl wir mehr als 5.000 Exoplaneten entdeckt haben. In einer neuen Studie veröffentlicht in Ikarus von Anthony Dobrovolskis, SETI Institute und Jack Lissauer, NASA Ames Research Center, theoretisieren die Autoren, dass sich einige trojanische Exoplaneten bilden, aber diejenigen, die groß sind und sich auf kurzen Umlaufbahnen befinden (und daher relativ leicht zu entdecken sind), werden normalerweise aus der gemeinsamen Nutzung gezwungen Umlaufbahn durch Gezeiten. Dabei kollidieren sie entweder mit ihrem Stern oder ihrem Riesenplaneten.

„Wenn oder falls trojanische Exoplaneten entdeckt werden, kann diese Arbeit helfen, einige Eigenschaften ihrer inneren Strukturen aufzudecken“, sagte Dobrovolskis, Forschungswissenschaftler am SETI-Institut.

Hier auf der Erde führt die durch Gezeiten verursachte Reibung dazu, dass sich die Erdrotation verlangsamt, was dazu führt, dass sich unser Mond von der Erde entfernt. Die Autoren verallgemeinern die Theorie der Gezeitenreibung auf Systeme mit mehr als zwei Körpern und wenden die Theorie auf Systeme an, die einen Stern, einen Riesenplaneten und einen erdähnlichen Planeten umfassen, der um L4 oder L5 eines Riesenplaneten oder den gleichseitigen Punkt des Riesenplaneten oszilliert .

Basierend auf ihrer Analyse führten die Gezeiten, die der Stern und der Riesenplanet auf dem erdähnlichen Planeten aufwirbelten, dazu, dass seine Schwingungen zunahmen, bis sie instabil wurden. Sie führten numerische Simulationen durch, die zeigen, dass sich die Schwingungen des Trojaners von oval zu bananenförmig ändern und schließlich aus der gemeinsamen Umlaufbahn ausbrechen und entweder mit dem Stern oder dem Riesenplaneten kollidieren.

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Die Ergebnisse stimmen mit zuvor veröffentlichten Ergebnissen von Rodriguez et al. aus dem Jahr 2013 und von Couturier et al. aus dem Jahr 2021 überein. Dies deutet darauf hin, dass Gezeiten koorbitale Exoplaneten entfernen, bevor wir sie beobachten können. Wenn das der Fall ist, werden wir vielleicht noch koorbitale Exoplaneten entdecken. Es ist auch möglich, dass die Lucy-Mission der NASA zu den trojanischen Asteroiden, die im vergangenen Oktober gestartet wurde, zusätzliche Hinweise auf die Rolle der Gezeiten in koorbitalen Systemen liefern kann.

Das Papier befindet sich derzeit im Druck; die Zusammenfassung liegt vor hier.

Unterstützung für diese Arbeit wurde vom PSD ISFM-Programm der NASA bereitgestellt.

Über das SETI-Institut

Das 1984 gegründete SETI Institute ist eine gemeinnützige, multidisziplinäre Forschungs- und Bildungsorganisation, deren Mission es ist, die Suche der Menschheit nach einem Verständnis der Ursprünge und Verbreitung von Leben und Intelligenz im Universum anzuführen und dieses Wissen mit der Welt zu teilen. Unsere Forschung umfasst die physikalischen und biologischen Wissenschaften und nutzt Datenanalyse, maschinelles Lernen und fortschrittliche Signalerkennungstechnologien. Das SETI Institute ist ein angesehener Forschungspartner für Industrie, Wissenschaft und Regierungsbehörden, darunter die NASA und die National Science Foundation.

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