Forscher messen die Rotation von Exoplaneten und entdecken ein überraschendes Muster

Die Stichprobe umfasste sechs Gasriesen, die größer als Jupiter sind, sowie 25 Begleitbraune Zwerge. Mittels hochauflösender Spektroskopie mit dem Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC) stellten die Forscher fest, dass Gasriesen nach Berücksichtigung, Größe und Alter schneller rotieren als massereichere Objekte.

Die Forscher kombinierten ihre Ergebnisse zudem mit früheren Spin-Messungen und stellten so eine kuratierte Stichprobe von 43 stellaren und substellaren Begleitern sowie Riesenplaneten zusammen, ergänzt um 54 frei schwebende Braune Zwerge und planetenmassige Objekte.

Die Forschung wurde Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) der Northwestern University geleitet. Zum Team gehörten zudem Forscher vom Center for Astrophysics and Space Sciences (CASS) der UC San Diego, der Division of Geological & Planetary Sciences (GPS) am Caltech, dem W. M.

Was die Studie zeigt

Keck-Observatorium, dem Steward-Observatorium, dem James C. Wyant College of Optical Sciences, dem Jet Propulsion Laboratory der NASA sowie mehreren Universitäten. Ihre Studie wurde in The Astronomical Journal veröffentlicht.

Wie Astronomen die Rotationsraten in dieser Studie beobachteten Planeten umkreisen ihre Sterne in Entfernungen mehreren hundert astronomischen Einheiten (AE), also dem Abstand zwischen der Erde und der Sonne.

Astronomen diskutieren weiterhin darüber, wie sich solche fernen Welten bilden: ob es sich um einen schrittweisen Prozess innerhalb einer zirkumstellaren Scheibe handelt oder um einen gravitativen Kollaps, der dem ähnelt.

Was die Studie zeigt

Um dies zu untersuchen, nutzte das Team das KPIC, um das Licht dieser rotierenden Planeten zu isolieren, wodurch sich die Spektren atmosphärischer Merkmale verbreitern. Durch die Analyse dieser Merkmale können Wissenschaftler bestimmen, wie schnell ein Planet rotiert.

Der Erstautor Dino Chih-Chun Hsu, Forscher am CIERA der Northwestern University, sagt: „Die Rotation ist ein fossiler Aufzeichnung darüber, wie sich ein Planet gebildet hat. Indem wir messen, wie schnell sich diese Welten drehen, können wir beginnen, die physikalischen Prozesse zu rekonstruieren, die sie vor einigen hundert Millionen Jahren geformt haben.

Mit dem KPIC können wir diese winzigen Signale erfassen, die die Rotation eines Planeten um nahegelegene Sterne offenbaren.

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin,

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sowohl die Masse des Planeten als auch das Verhältnis zwischen der Masse des Planeten und der Masse seines Sterns beeinflussen, wie schnell sich der Planet letztlich dreht." "Dadurch können wir die physikalischen Prozesse eingrenzen, die zur Entstehung dieser Systeme führen." Planetare Masse, Magnetfelder und Rotation Diese komplexe Beziehung wird exemplarisch durch einen Planeten und einen Braunen Zwerg verdeutlicht.

Im System HR 8799 befindet sich ein Gasriese mit einer Masse, der sich sechsmal schneller dreht als ein Begleitbrauner Zwerg im selben System, der 24 Jupitermassen aufweist.

Dies lässt sich durch Wechselwirkungen zwischen dem Magnetfeld des Planeten in seiner Jugendphase und der umgebenden Planetenumlaufscheibe erklären, die dazu führten, dass der Planet an Rotationsgeschwindigkeit verlor. Grundsätzlich wurde die Rotation des massereicheren Begleiters verlangsamt, da er über ein deutlich stärkeres Magnetfeld verfügte.

Was die Studie zeigt

Das Verständnis dieses Zusammenhangs zwischen Größe, Masse und Rotation hilft Wissenschaftlern zudem, mehr über die Geschichte unseres Sonnensystems zu erfahren.

Hsu stellt fest: „Die Verteilung des Drehimpulses unter den Planeten beeinflusst die gesamte Architektur eines planetaren Systems." Sogar die Erdrotation und das Magnetfeld stehen letztlich in Verbindung mit der Aufteilung des Drehimpulses beim Entstehungsvorgang des Sonnensystems.

KPIC ist das erste Instrument seiner Art und eröffnet einen völlig neuen Zugang zur Erforschung öglichte uns, Eigenschaften wie die Rotation zu messen, die zuvor fast unmöglich zu detektieren waren.

Zukünftige Exoplanetenforschung mit HISPEC Das Forschungsteam

Zukünftige Exoplanetenforschung mit HISPEC Das Forschungsteam plant, seine Untersuchungen zu erweitern, indem es die Rotation (FFPs), auch als „Rogue Planets" bezeichnet, untersucht. Zudem hofft es, die Zusammensetzung der Atmosphären dieser Planeten zu analysieren.

Dies wird durch Instrumente der nächsten Generation unterstützt, wie etwa den HISPEC (High-resolution Infrared Spectrograph for Exoplanet Characterization) des Keck-Observatoriums, der 2027 einsatzbereit sein wird. Wie Hsu erklärte, wird HISPEC diese Messungen auf noch kleinere und weiter entfernte Welten ausdehnen.

Jason Wang, Assistenzprofessor an der Northwestern University und Mitautor der Studie, erklärt: „Wir haben die Erkenntnisse aus KPIC in HISPEC integriert, der eine höhere Empfindlichkeit, eine bessere spektrale Auflösung und einen breiteren Wellenlängenbereich aufweisen wird.

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Mit HISPEC werden wir die Anzahl der Planeten, deren Rotation wir messen können, drastisch erhöhen; insbesondere können wir Planeten untersuchen, die in ihrer Natur unserem Jupiter ähneln, um zu klären, ob unser eigener Jupiter typisch ist." „Wir beginnen gerade erst, herauszufinden, was die planetare Rotation uns verraten kann", sagte Hsu. „Mit zukünftigen Instrumenten und größeren Teleskopen werden wir die Rotation noch vieler weiterer Welten messen können und Rotation, Chemie und Entstehungsgeschichte über gesamte Planetensysteme hinweg verknüpfen." Referenz: „Distinct Rotational Evolution of Giant Planets and Brown Dwarf Companions", Jason J.

Wang, Jerry W. Xuan, Yapeng Zhang, Jean-Baptiste Ruffio, Dimitri Mawet, Luke Finnerty, Katelyn Horstman, Julianne Cronin, Yinzi Xin, Ben Sappey, Daniel Echeverri, Nemanja Jovanovic, Ashley Baker, Randall Bartos, Geoffrey A. Blake, Benjamin Calvin, Sylvain Cetre, Jacques-Robert Delorme, Gregory W. Doppmann, Michael P. Fitzgerald, Quinn M.

Konopacky, Joshua Liberman, Ronald A. López, Evan Morris, Jacklyn Pezzato, Tobias Schofield, Andrew Skemer, J. Kent Wallace und Ji Wang, 18. März 2026, The Astronomical Journal. DOI: 10.3847/1538-3881/ae434b Anpassung eines Artikels, der ursprünglich in UniverseToday veröffentlicht wurde.