Zirkumbinäre Planeten: Ein Blick auf doppelte Sternsysteme

In unserem riesigen Universum haben wir die Existenz von über 5000 Planeten bestätigt, die Sterne umkreisen. Die meisten dieser Planeten befinden sich um einzelne Sterne. Wissenschaftler glauben jedoch, dass es noch viele weitere Planeten gibt, die in Systemen mit zwei Sternen, den sogenannten Doppelsternsystemen, kreisen. Diese speziellen Planeten nennt man circumbinary Planeten, weil sie um beide Sterne kreisen.

Circumbinary Planeten sind im Vergleich zu anderen Planeten selten. Bis jetzt wurden nur 15 von ihnen in Systemen mit Hauptreihensternen entdeckt. Diese Seltenheit könnte nicht bedeuten, dass diese Planeten wirklich rar sind, sondern eher, dass wir nicht genug nach ihnen gesucht haben. Während Forscher mehr Daten sammeln, hoffen sie, mehr über diese faszinierenden Himmelskörper zu erfahren.

#Arten von Planetarischen Orbits

Es gibt zwei Haupttypen von Planeten in Doppelsternsystemen:

1. P-Typ Planeten: Diese Planeten haben weiterreichende Orbits, die um den Schwerpunkt beider Sterne kreisen. Sie werden circumbinary Planeten genannt.
2. S-Typ Planeten: Diese Planeten kreisen eng um einen der beiden Sterne im Doppelsternsystem.

Circumbinary Planeten, als seltener Typ, bieten einzigartige Einblicke, wie Planeten sich bilden und wie sie in komplexen Umgebungen überleben, wie sie von zwei interagierenden Sternen geschaffen werden.

#Herausforderungen der Planetenbildung in Doppelsternsystemen

In Doppelsternsystemen schafft die gravitative Anziehung beider Sterne eine herausfordernde Umgebung für die Planetenbildung. Rund um den inneren Doppelstern gibt es einen Bereich, in dem Planeten aufgrund starker Gravitationskräfte nicht stabil existieren können. Dieser Bereich, genannt Instabilitätszone, wurde durch numerische Modellierung identifiziert.

Ausserdem gibt es eine Region, in der traditionelle Theorien besagen, dass die Planetenbildung behindert wird. Diese Region erstreckt sich weiter als die Instabilitätszone und deutet darauf hin, dass Planeten in Orbits überleben können, in denen sie nicht entstanden sein könnten. Dementsprechend hat jeder circumbinary Planet, der am Rand der Instabilitätszone gefunden wird, wahrscheinlich weiter entfernt gebildet und ist nach innen zu seiner aktuellen Position gewandert. Das Studieren dieser Planeten kann Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie Planeten sich bewegen und in unterschiedlichen Umgebungen bilden.

#Entdeckungsmethoden für Circumbinary Planeten

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler verschiedene Methoden verwendet, um circumbinary Planeten zu finden. Der gebräuchlichste Ansatz ist die Transitmethode, bei der das Abdunkeln eines Sterns beobachtet wird, wenn ein Planet davor vorbeizieht. Weltraumteleskope wie Kepler und TESS haben auf diese Weise erfolgreich mehrere circumbinary Planeten entdeckt.

Einen dieser Planeten mit der radialen Geschwindigkeitsmethode zu finden, ist jedoch herausfordernder. Diese Methode beruht darauf, das Wackeln eines Sterns zu messen, das durch die gravitative Anziehung eines umkreisenden Planeten verursacht wird. In Doppelsternsystemen erschwert die Anwesenheit von zwei Sternen diese Messung, was zu mehr Rauschen in den Daten führt. Forscher können dies umgehen, indem sie sich auf einfachlinien-doppelsysteme konzentrieren, bei denen ein Stern viel schwächer ist als der andere. Das macht es einfacher, die Bewegungen des Sterns zu beobachten und eventuelle Planeten zu entdecken, die vorhanden sein könnten.

#Die BEBOP-Umfrage

Die Binaries Escorted By Orbiting Planets (BEBOP) Umfrage ist ein Projekt, das darauf abzielt, circumbinary Planeten mit der radialen Geschwindigkeitsmethode zu finden. Mithilfe fortschrittlicher Spektrographen wollen die Forscher einfachlinien-eclipsierenden Doppelsternsysteme untersuchen. Das Team sammelt seit mehreren Jahren Daten von verschiedenen Teleskopen, was ihnen ermöglicht, etwa 100 Sterne im Detail zu analysieren.

Ein bemerkenswerter Erfolg der BEBOP-Umfrage war die Bestätigung von Kepler-16 b. Dieser Planet war der erste circumbinary Planet, der durch die Transitmethode entdeckt wurde, und BEBOP konnte seine Existenz mithilfe von Daten zur radialen Geschwindigkeit bestätigen. Dieser Erfolg hat gezeigt, dass es möglich ist, circumbinary Planeten auf diese Weise zu entdecken.

Ein weiterer wichtiger Fund aus der BEBOP-Umfrage war BEBOP-1/TOI-1338 c, ein Planet in einem Mehr-Planeten-System, das einen zuvor bekannten inneren Planeten umfasst. Die Existenz von BEBOP-1 liefert weitere Beweise für die Vielfalt und Komplexität planetarischer Systeme.

#Erste Erkenntnisse und Häufigkeitsraten

Die BEBOP-Umfrage hat vorläufige Daten darüber geliefert, wie häufig circumbinary Planeten sein könnten. Das Forschungsteam kategorisiert seine Funde in drei Gruppen: bestätigte Planeten, Kandidaten und Kandidaten mit langen Perioden. Bestätigte Planeten haben starke Beweise für ihre Existenz, während Kandidaten mehr Untersuchungen benötigen, bevor sie offiziell anerkannt werden können.

Die vorläufige Analyse legt nahe, dass zwischen 3% und 23% der Doppelsterne mindestens einen umkreisenden Planeten haben. Diese Zahlen können sich jedoch ändern, während die Umfrage fortgesetzt wird und mehr Daten verfügbar werden.

#Vergleich mit Entdeckungen durch die Transitmethode

Beim Vergleich der Ergebnisse der BEBOP-Umfrage mit den durch die Transitmethode entdeckten stellte das Forschungsteam einen Unterschied in der Verteilung fest. In der Transitumfrage finden sich viele circumbinary Planeten nahe der Instabilitätsregion, während sich dieses Häufung in den Daten zur radialen Geschwindigkeit weniger deutlich zeigt.

Diese Diskrepanz könnte auf die physikalischen Eigenschaften der Planeten zurückzuführen sein, die mit der Transitmethode einfacher zu erkennen sind. Es ist möglich, dass Planeten in der Nähe der Instabilitätsgrenze grösser sind und daher leichter zu sehen sind, da sie mehr Licht von ihren Wirtssternen blockieren.

#Gezeiteninteraktionen und Planeteninflation

Eine Erklärung dafür, warum einige circumbinary Planeten grösser erscheinen als erwartet, sind Gezeiteninteraktionen. Die gravitative Anziehung der beiden Sterne beeinflusst die Planeten und erzeugt Gezeiten, die zu Veränderungen in der Grösse führen können. Diese Interaktionen können Wärme innerhalb des Planeten erzeugen, was potenziell seine physikalischen Eigenschaften beeinflusst.

Zum Beispiel könnte TOI-1338/BEBOP-1 b aufgrund der Gezeitenkräfte seiner Doppelsterne eine Inflation erfahren. Allerdings deuten vorläufige Berechnungen darauf hin, dass die Energie von Gezeiten möglicherweise nicht ausreichend ist, um diese Inflation allein zu erklären.

#Zukünftige Forschungsrichtungen

Um circumbinary Planeten besser zu verstehen, sind weitere Entdeckungen – sowohl durch radiale Geschwindigkeit als auch durch Transitmethoden – notwendig. Wissenschaftler werden davon profitieren, theoretische Modelle zu entwickeln, die die beobachteten Eigenschaften dieser Planeten und die Kräfte, die auf sie wirken, erklären können.

Während die BEBOP-Umfrage fortgesetzt wird, hoffen die Forscher, mehr Daten zu sammeln, ihre Ergebnisse zu verfeinern und ein klareres Bild von der Existenz und Natur der circumbinary Planeten in unserem Universum zu zeichnen. Diese Studien werden nicht nur helfen, grundlegende Fragen zur Planetenbildung zu beantworten, sondern könnten auch Licht auf die Dynamik planetarischer Systeme in verschiedenen Kontexten werfen.

#Fazit

Die Suche nach circumbinary Planeten bietet einen spannenden Einblick in die Vielfalt planetarischer Systeme. Obwohl viele Fragen unbeantwortet bleiben, liefert der Fortschritt bei den Entdeckungsmethoden und laufende Forschung wertvolle Einblicke. Während Wissenschaftler weiterhin das Universum erkunden und diese einzigartigen Planeten untersuchen, wird unser Verständnis des Universums immer tiefer.