Webb entdeckt sechs neue „Schurkenwelten“, die Hinweise auf die Sternentstehung liefern

Schurkenplaneten oder frei schwebende Planetenmassenobjekte (FFPMO) sind Objekte in Planetengröße, die im interstellaren Raum entstanden sind oder Teil eines Planetensystems waren, bevor sie durch Gravitationsstörungen vertrieben wurden.

Seit ihrer ersten Beobachtung im Jahr 2000 haben Astronomen Hunderte von Kandidatenplaneten entdeckt, die nicht an einen bestimmten Stern gebunden sind und im interstellaren Medium (ISM) unserer Galaxie schweben. Tatsächlich schätzen einige Wissenschaftler, dass es allein in der Milchstraße bis zu 2 Billionen (oder mehr) wandernde Planeten geben könnte.

Kürzlich gab ein Team von Astronomen um das James Webb Space Telescope (JWST) die Entdeckung von sechs wandernden Planeten an einem unwahrscheinlichen Ort bekannt. Diese Planeten, zu denen der leichteste wandernde Planet gehört, der jemals identifiziert wurde (umgeben von einer Trümmerscheibe), wurden während Webbs umfangreichster Studie des jungen Nebels NGC 1333 entdeckt, einem Sternentstehungshaufen etwa tausend Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Perseus . Diese Planeten könnten Astronomen viel über den Prozess der Sternen- und Planetenentstehung lehren.

Das Team wurde von Adam Langeveld geleitet, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter am Fachbereich Physik und Astronomie der Johns Hopkins University (JHU). Der Artikel mit den Umfrageergebnissen wurde zur Veröffentlichung angenommen Das Astronomische Journal und ist derzeit auf der verfügbar arXiv Preprint-Server.

Die meisten der bisher entdeckten wandernden Planeten wurden mithilfe von Gravitationsmikrolinsen entdeckt, während andere durch direkte Bildgebung entdeckt wurden. Die erste Methode beruht auf „Linsenereignissen“, bei denen die Gravitationskraft massiver Objekte die Krümmung der Raumzeit um sie herum verändert und das Licht von weiter entfernten Objekten verstärkt. Die zweite besteht darin, Braune Zwerge (Objekte, die sich auf der Grenze zwischen Planeten und Sternen befinden) und massereiche Planeten direkt zu entdecken, indem die in ihrer Atmosphäre erzeugte Infrarotstrahlung erfasst wird.

In ihrer Arbeit beschreiben die Forscher, wie diese Entdeckung während einer äußerst detaillierten spektroskopischen Untersuchung von NGC1333 zustande kam. Mithilfe von Daten von Webbs Near-Infrared Slitless Spectrograph and Imager (NIRISS) maßen die Forscher das Spektrum jedes Objekts im beobachteten Teil des Sternhaufens. Dadurch konnten sie die Spektren von 19 zuvor beobachteten Braunen Zwergen erneut analysieren und einen neuen Braunen Zwerg mit einem Planetenmassenbegleiter entdecken.

Diese neueste Beobachtung ist eine seltene Entdeckung, die bereits Theorien zur Entstehung binärer Systeme in Frage stellt. Am überraschendsten war jedoch die Entdeckung von sechs Planeten mit einer Masse, die fünf- bis zehnmal größer als die von Jupiter ist (auch bekannt als Super-Jupiter).

Diese sechs Kandidatenplaneten gehören daher zu den wandernden Planeten mit der geringsten Masse, die jemals entdeckt wurden, und haben sich nach dem gleichen Prozess wie Braune Zwerge und Sterne gebildet. Dies war das Ziel der eingehenden spektroskopischen Untersuchung junger Brauner Zwerge und frei schwebender Planeten, deren Ziel es war, massive Objekte zu untersuchen, die nicht groß genug sind, um zu Sternen zu werden.

Die Tatsache, dass Webbs Beobachtungen keine Objekte mit einer Masse von weniger als dem Fünffachen der Jupitermasse (die empfindlich genug ist, um sie zu erkennen) aufdeckten, ist ein starker Hinweis darauf, dass sich leichtere Sternobjekte eher wie Planeten bilden.

Der Hauptautor Langeveld sagte in einer von der neuen Quelle der JHU (dem Hub) veröffentlichten Erklärung:

„Wir sondieren die Grenzen des Sternentstehungsprozesses. Wenn Sie ein Objekt haben, das wie ein junger Jupiter aussieht, wäre es dann möglich, dass es unter den richtigen Bedingungen zu einem Stern geworden wäre? Dies ist ein wichtiger Kontext für das Verständnis der Sternen- und Planetenentstehung. »

Der faszinierendste der wandernden Planeten war auch der leichteste: Man schätzte, dass er die fünffache Masse des Jupiters (oder etwa 1.600 Erdmassen) wog. Da Staub und Gas typischerweise in den frühen Stadien der Sternentstehung in eine Scheibe fallen, deutet das Vorhandensein dieses Trümmerrings um diesen Planeten stark darauf hin, dass er auf die gleiche Weise entstanden ist wie die Sterne.

Planetensysteme entstehen jedoch auch aus Trümmerscheiben (auch zirkumsolare Scheiben genannt), was darauf hindeutet, dass diese Objekte möglicherweise in der Lage sind, eigene Satelliten zu bilden. Diese riesigen Planeten könnten daher als Kinderstube für ein Miniaturplanetensystem wie unser Sonnensystem dienen, allerdings in viel kleinerem Maßstab.

Ray Jayawardhana, Astrophysiker und Hauptautor der Studie (der auch die Untersuchungsgruppe leitet), sagte: „Es stellt sich heraus, dass die kleinsten frei schwebenden Objekte, die sich wie Sterne bilden, massenhaft mit riesigen Exoplaneten überlappen, die nahegelegene Sterne umkreisen.“ Es ist wahrscheinlich, dass ein solches Paar nach Art von Doppelsternsystemen aus einer Wolke entstanden ist, die beim Zusammenziehen fragmentiert. Die Vielfalt der von der Natur geschaffenen Systeme ist bemerkenswert und treibt uns dazu, unsere Modelle der Sternen- und Planetenentstehung zu verfeinern …

„Unsere Beobachtungen bestätigen, dass die Natur Objekte mit Planetenmasse auf mindestens zwei verschiedene Arten erzeugt: durch die Kontraktion einer Gas- und Staubwolke, wenn sich Sterne bilden, und in Scheiben aus Gas und Staub um junge Sterne, wie es Jupiter in unserem Fall tat.“ Eigenes Sonnensystem. »

In den kommenden Monaten plant das Team, Webb zu nutzen, um Folgestudien der Atmosphären dieser wandernden Planeten durchzuführen und sie mit denen von Braunen Zwergen und Gasriesen zu vergleichen. Sie planen außerdem, die Sternentstehungsregion nach anderen Objekten mit Trümmerscheiben abzusuchen, um die Möglichkeit von Miniplanetensystemen zu untersuchen.

Die resultierenden Daten werden Astronomen auch dabei helfen, ihre Schätzungen über die Anzahl der Planeten, die unsere Galaxie durchstreifen, zu verfeinern. Webbs neue Beobachtungen deuten darauf hin, dass diese Körper etwa 10 % der Himmelskörper im Zielhaufen ausmachen.

Die Zahl der Sterne in unserer Galaxie liegt nach aktuellen Schätzungen zwischen 100 und 400 Milliarden Sternen und die Zahl der Planeten zwischen 800 Milliarden und 3,2 Billionen. Bei 10 % würde dies bedeuten, dass es zwischen 90 und 360 Milliarden wandernde Planeten in der Atmosphäre gibt. Wie wir in früheren Artikeln gesehen haben, können wir einige davon vielleicht eines Tages erforschen, und unsere Sonne könnte einige davon sogar einfangen.