Zwei unterschiedliche Mini-Neptuns rund um den Stern TOI-815 entdeckt

Wir haben zwei Planeten gefunden, die TOI-815b und TOI-815c heissen, und die einen jungen Stern namens TOI-815 umkreisen. Diese beiden Mini-Neptun-Planeten haben ganz unterschiedliche Gewichte und Grössen. Der Stern gilt als jung, mit einem Alter von etwa 470 Millionen Jahren, und gehört zu einem binären System. Der erste Planet, TOI-815b, braucht 11,2 Tage, um den Stern zu umkreisen, und ist etwa 2,94-mal so gross wie die Erde. Der zweite Planet, TOI-815c, hat eine längere Umlaufzeit von 35 Tagen und einen Radius von 2,62-mal der Erde.

Die Entdeckung wurde mithilfe von Daten aus verschiedenen Teleskopen gemacht, darunter TESS und CHEOPS, die sich auf das Studium entfernter Planeten spezialisiert haben. Wir haben die Existenz dieser Planeten bestätigt, indem wir ihre Schatten beobachtet haben, die sie auf den Stern werfen, wenn sie davor vorbeiziehen. Diese Schattenmethode, die Transitmethode genannt wird, hilft uns, wichtige Informationen über ihre Grössen und Massen zu sammeln.

#Beobachtungen

#TESS-Daten

TESS, oder das Transiting Exoplanet Survey Satellite, ist dafür ausgelegt, Sterne auf leichte Helligkeitsabfälle zu beobachten, die durch Planeten verursacht werden, die davor vorbeiziehen. TOI-815 wurde während mehrerer TESS-Sektoren beobachtet. Die Daten deuteten darauf hin, dass es Transits gab, was auf die Anwesenheit von mindestens einem Planeten hindeutet. Nachfolgende Beobachtungen zeigten, dass zwei Planeten diesen Stern umkreisen.

#CHEOPS-Daten

CHEOPS, ein Teleskop der Europäischen Weltraumbehörde, hat die TESS-Beobachtungen ergänzt. Es lieferte präzisere Messungen der Planeten Grössen, die es uns ermöglichten, unser Verständnis ihrer Eigenschaften zu verfeinern. Es detektierte beide Planeten während seiner Beobachtungen, bestätigte ihre Anwesenheit und lieferte wichtige Informationen zur Bestimmung ihrer Massen und Dichten.

#Radialgeschwindigkeitsmessungen

Wir haben auch die Bewegung des Sterns mit einer Technik namens Radialgeschwindigkeit gemessen. Diese Methode untersucht Verschiebungen im Lichtspektrum des Sterns, die durch die Gravitationsanziehung der umkreisenden Planeten verursacht werden. Mithilfe eines Spektrografen namens ESPRESSO sammelten wir Daten, die halfen, die Masse beider Planeten zu schätzen.

#Eigenschaften der Planeten

#TOI-815b

TOI-815b hat eine Umlaufzeit von 11,2 Tagen. Es ist grösser als die Erde, mit einem Radius von 2,94-mal unserer Planeten. Die Masse von TOI-815b beträgt etwa 7,6-mal die der Erde, was darauf hindeutet, dass es für seine Grösse ziemlich dicht ist. Das könnte bedeuten, dass es eine bedeutende Atmosphäre hat. Die Atmosphäre des Planeten scheint Gase zu enthalten, hauptsächlich Wasserstoff und Helium.

#TOI-815c

TOI-815c hat eine längere Umlaufzeit von 35 Tagen. Er hat einen Radius von 2,62-mal der Erde und ist schwerer, mit einer Masse von etwa 23,5-mal der Erde. Im Gegensatz zu TOI-815b deutet die Grösse und Masse von TOI-815c darauf hin, dass er möglicherweise keine bedeutende Atmosphäre hat, was ihn zu einem interessanten Fall macht, der unser Verständnis darüber, wie Planeten entstehen, herausfordert.

#Dichte und Zusammensetzung

Die beiden Planeten zeigen einen klaren Unterschied in der Dichte. TOI-815b, als der weniger dichte von beiden, deutet auf eine umfangreiche Atmosphäre hin, während TOI-815c dichter ist und möglicherweise keine signifikante Atmosphäre hat. Diese Diskrepanz ist ungewöhnlich in Mehr-Planeten-Systemen, wo Planeten typischerweise ähnliche Eigenschaften teilen.

Der Unterschied in der Dichte könnte damit zusammenhängen, wie viel Energie die Planeten von ihrem Stern erhalten. TOI-815b erfährt mehr Erwärmung, was dazu führt, dass seine Atmosphäre sich ausdehnt und es weniger dicht macht. Im Vergleich dazu behält TOI-815c, der weniger Wärme erhält, mehr Masse in einem dichteren Kern.

#Stellarmerkmale

Der Wirtstern, TOI-815, ist ein Stern vom Typ K3V, der nahe einem anderen Stern in einem binären System liegt. Sein junges Alter deutet darauf hin, dass er nicht viel Zeit hatte, um seine Rotation zu verlangsamen. Die Rotationsperiode des Sterns wird auf etwa 15,3 Tage geschätzt, was darauf hindeutet, dass er relativ schnell rotiert.

Ausserdem scheint die Position des Sterns am Himmel nahe der Polausrichtung zu sein. Dieser Aspekt deutet auf mögliche Fehlanpassungen in den Orbits der Planeten hin, die durch frühere Wechselwirkungen oder Ereignisse verursacht wurden, was für ein System dieses Alters interessant ist.

#Statistische Analyse

Um die Eigenschaften von Mini-Neptunen besser zu verstehen, einschliesslich TOI-815b und c, vergleichen wir sie mit anderen ähnlichen Planeten. Die Daten deuten darauf hin, dass Mini-Neptunen, die ihren Sternen mit höherer Energie nahe stehen, tendenziell weniger dicht sind als die, die weiter entfernt sind.

Dieser Trend wirft Fragen darüber auf, wie diese Planeten ihre Atmosphären aufrechterhalten können und wie sich ihre Zusammensetzungen basierend auf ihren Positionen im Verhältnis zu ihren Sternen unterscheiden. Es deutet darauf hin, dass die Umgebung, in der ein Planet entsteht, eine bedeutende Rolle in seinen endgültigen Eigenschaften spielt.

#Innere Struktur

Die innere Struktur der Planeten kann helfen, ihre Dichten und Massen zu erklären. Modelle deuten darauf hin, dass TOI-815b wahrscheinlich eine dünne Atmosphäre über einem felsigen Kern hat, während TOI-815c möglicherweise eine komplexere Struktur hat, die einen dichteren Kern ermöglicht, ohne auf eine Atmosphäre angewiesen zu sein.

Die Modelle, die wir verwendet haben, berücksichtigten verschiedene Konfigurationen, einschliesslich der Anwesenheit von Wasserschichten und unterschiedlichen Kernmaterialien. Für TOI-815b stellen wir fest, dass es wahrscheinlich einen bedeutenden Teil seiner Masse in gasförmiger Form hat, während die Struktur von TOI-815c mehr mit der eines felsigen Planeten übereinstimmt.

#Atmosphärenentwicklung

Als wir uns die Atmosphären beider Planeten anschauten, scheint TOI-815b viel von seiner ursprünglichen Atmosphäre behalten zu haben, während die Atmosphäre von TOI-815c darauf hindeutet, dass sie möglicherweise frühzeitig einen erheblichen Verlust erfahren hat. Die Bedingungen, die ihre Entstehung umgaben, könnten die heute sichtbaren Unterschiede erklären.

TOI-815b könnte seine Atmosphäre aufgrund günstiger Bedingungen behalten haben, während TOI-815c möglicherweise entweder seine Atmosphäre durch Entweichmechanismen verloren hat oder in einer Umgebung mit begrenzter Gasverfügbarkeit entstanden ist.

#Fazit

Wir haben zwei Mini-Neptunen entdeckt und charakterisiert, die den jungen Stern TOI-815 umkreisen. Die Planeten bieten eine einzigartige Gelegenheit, die Vielfalt der Exoplaneten und die Faktoren zu studieren, die ihre Grössen, Massen und atmosphärischen Bedingungen beeinflussen. Die signifikanten Unterschiede zwischen TOI-815b und TOI-815c liefern neue Einblicke in die Planetenbildung und -entwicklung und unterstreichen die Bedeutung weiterer Beobachtungen und Studien, um diese fernen Welten zu verstehen.

Während wir weiterhin diese und andere Exoplaneten erforschen, hoffen wir, die Komplexität planetarischer Systeme und deren Entwicklung im Laufe der Zeit zu entschlüsseln. Die Erkenntnisse aus dem TOI-815-System erweitern nicht nur unser Wissen über Mini-Neptunen, sondern regen auch weitere Forschungen über die Dynamik von Mehr-Planeten-Systemen und deren Wirtssterne an.