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Sind die Hälfte der vom Kepler-Teleskop entdeckten Kandidaten für Riesenplaneten unentdeckte Sterne?

13. Dezember 2015

Das zumindest behaupten die Autoren einer Studie, die letzte Woche auf der Extreme Solar Systems III-Konferenz auf Hawaii vorgestellt wurde und die inzwischen von der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics akzeptiert wurde. Ein internationales Team unter der Leitung von Alexandre Santerne vom Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften in Portugal überprüfte fünf Jahre lang mit Hilfe des SOPHIE-Spektrografen am Observatorium Haute-Provence in Frankreich die Radialgeschwindigkeiten der vom Kepler-Teleskop aufgespürten Kandidaten für große Gasplaneten. Dabei fanden sie heraus, dass 52,3% der Signale auf unerkannte Doppelsterne zurückzuführen waren, während sich 2,3% als Braune Zwergsterne erwiesen.

Die Gruppe begann im Juli 2010 mit dem gesamten Datensatz der 8826 interessanten Kepler-Objekte (KOI). Der Datensatz wurde schrittweise auf 129 KOIs um 125 Sterne reduziert, indem die bekannten falsch positiven Signale, Sterne, die für eine Beobachtung mit SOPHIE zu leuchtschwach waren und Kandidaten mit einer Umlaufzeit von mehr als 400 Tagen abgezogen wurden. Damit wurde sichergestellt, dass von den verbleibenden Objekten wenigstens Daten entsprechend drei Transits aufgezeichnet werden konnten. Von diesen verbliebenen Untersuchungsobjekten erwiesen sich mehr als die Hälfte nicht als Planeten.

Das Kepler-Teleskop erfasst nur den Durchmesser eines Planeten und seine Umlaufzeit. Die Masse muss mit anderen Verfahren bestimmt werden, beispielsweise einer Messung der Radialgeschwindigkeit. Zusätzlich zu den vom Kepler-Teleskop gemessenen Helligkeitsunterschieden müssen allerdings der Durchmesser und die Helligkeit des Zielsterns möglichst exakt bekannt sein. Erst mit Hilfe dieser Angaben lässt sich der Durchmesser des verdunkelnden Objektes stabil berechnen. Diese wichtigen Größen sind jedoch für viele der von Kepler beobachteten Sterne nur näherungsweise bekannt und sind eine Ursache für den hohen Anteil von falsch positiven Signalen. Ein bislang unentdeckter leuchtschwacher Stern, welcher den beobachteten Zielstern umkreist, gelangt mit diesen Ungenauigkeiten leicht zunächst in die Gruppe der Planetenkandidaten und wird erst im Zuge späterer Untersuchungen entweder aussortiert oder als Planet bestätigt.

Der Durchmesser großer Gasplaneten hängt von ihrer Atmosphäre und der darunter liegenden Gasmenge ab. Nahe an einem Stern heizt die Sonneneinstrahlung die Atmosphäre auf und lässt sie wie einen Ballon ausdehnen. Allerdings kann die Ausdehnung einiger stark aufgeheizter Planeten nahe an ihrem Stern mit den bisherigen Modellen zur Planetenentstehung nicht erklärt werden.

Die spektroskopische Untersuchung des Teams ergab Grenzen für die Massen der Himmelskörper, die zusammen mit den vom Kepler-Teleskop gemessenen Durchmessern Rückschlüsse auf die Gesamtdichte erlaubten. Erst mit diesen Angaben lassen sich Planeten sicher von Sternen und Braunen Zwergen abgrenzen. Sie fanden auch einen Hinweis auf einen Zusammenhang zwischen der Dichte der Planeten und des Metallgehaltes des Zentralsterns. Allerdings sind hierfür noch weitere Untersuchungen notwendig. Der Studie zufolge sind schwach aufgeheizte Planeten auch nicht aufgebläht. Genauere Bestimmungen der inneren Struktur dieser Planeten werden neue Einsichten in die Vorstellungen zur Entstehung von Planeten liefern.

Die Studie zeigt erneut, dass die Auswertung der Keplerdaten eine komplizierte und langwierige Angelegenheit ist. Es sei aber noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der hohe Anteil an falsch positiven Signalen hauptsächlich die Kandidaten für Riesenplaneten betrifft. Die Existenz vieler Riesenplaneten des Keplerprogrammes wurde bereits mit anderen Methoden überprüft und bestätigt. Auch betrifft das Problem, dass der Durchzug eines kleinen Sterns einen Planeten vortäuschen kann, nur die Riesenplaneten. Bei den kleineren und terrestrischen Planeten ist diese Einflussgröße weniger bedeutsam - hier werden andere Störgrößen wirksam, die überprüft werden müssen. Die Signale von kleineren Planeten haben somit eine höhere Wahrscheinlichkeit, auf echte Planeten zurückzugehen.

Um es aber positiv auszudrücken, sind fast die Hälfte der vom Kepler-Teleskop aufgespürten Kandidaten für Riesenplaneten auch tatsächlich Planeten.

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