Planeten werden normalerweise gefunden, indem man einen Stern beobachtet und darauf wartet, dass das Lichtniveau sinkt, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht. Aber was ist mit Schurkenplaneten, die keine Wirtssterne haben?
Planeten werden normalerweise gefunden, indem man einen Stern beobachtet und darauf wartet, dass das Lichtniveau sinkt, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht. Aber was ist mit Schurkenplaneten, die keine Wirtssterne haben?
Antworten:
Der einzige Weg ist wirklich die Transitmethode, die Sie in Ihrer Frage beschreiben. Es ist jedoch so gut wie eine statistische Unwahrscheinlichkeit, dass ein Schurkenplanet die Sichtlinie zwischen uns und einem anderen Stern passiert, dessen planetarisches Mitglied er nicht ist.
Der Transiting Exoplanet Survey Satellite würde einen Hoffnungsschimmer geben, einige dieser Ereignisse zu identifizieren. Dies würde diese Art der ständigen Beobachtung erfordern, da der Transit nur einmal und nicht regelmäßig stattfinden wird, wie dies bei einem Transit auf einem umlaufenden Planeten der Fall wäre.
Ein entferntes Sternenlicht könnte vom Schurkenplaneten durch Gravitation mikrolinsen, jedoch müsste der Planet sehr groß sein, um einen spürbaren Effekt zu erzielen (eher ein brauner Zwerg als ein Schurkenplanet), und selbst dann wäre der Effekt flüchtig.
Eine direkte Bildgebung wäre so gut wie unmöglich, da der Schurkenplanet nicht nahe genug an einem Stern wäre, um einen erheblichen Teil seines Lichts zu reflektieren.
Die erfolgreichsten Methoden sind die Gravitationsmikrolinse und die direkte Beobachtung im Infrarot oder im fernen Infrarot.
Die Transitmethode funktioniert nicht gut für Schurkenplaneten, da normalerweise mindestens drei Transite benötigt werden, um einen Planeten zu bestätigen.
Vermutlich wurden "Schurkenplaneten" bereits durch direkte Bildgebung entdeckt.
Riesenplaneten sind beim ersten Bilden groß und heiß. Sie strahlen ihr eigenes Licht aus, meist im Infrarot. So können junge isolierte Planeten direkt gesehen werden.
In der Literatur gab es verschiedene Behauptungen, dass Objekte, die nur wenige Jupitermassen umfassen, in jungen Sternentstehungsgebieten identifiziert wurden. Siehe verschiedene Artikel der IAC Brown Dwarf Research Group
http://adsabs.harvard.edu/abs/2000Sci...290..103Z
http://adsabs.harvard.edu/abs/2002ApJ...578..536Z
http://adsabs.harvard.edu/abs/2014A%26A...568A..77Z
http://adsabs.harvard.edu/abs/2013MmSAI..84..926Z
Diese Behauptungen sind kritikwürdig - manchmal ist es schwer zu sagen, ob ein schwaches Objekt tatsächlich zu der beobachteten sternbildenden Region gehört, anstatt ein nicht assoziiertes Hintergrundobjekt zu sein. Die beanspruchten Massen hängen auch stark von Modellen für die Helligkeits-Massen-Beziehung als Funktion des Alters ab, und das Alter dieser Objekte ist nicht leicht zu beschränken.
Dennoch wäre es nicht verwunderlich, wenn im Strudel der Bildung eines Sternhaufens einige Planetensysteme durch enge Begegnungen mit anderen Objekten von ihren Muttersternen befreit würden.
Die Chancen, ältere, isolierte planetare Massenobjekte zu sehen, sind gering, aber Mikrolinsen scheinen die einzige derzeit verfügbare Technik zu sein. Die Mikrolinsen-Signatur eines frei schwebenden Planeten ist natürlich nicht wiederholbar, so dass ein entdeckter Planet in keiner Weise verfolgt werden kann. Umfragen zu Mikrolinsenereignissen könnten jedoch eine Möglichkeit sein, statistisch etwas darüber zu sagen, wie häufig solche Objekte sind. Siehe zum Beispiel http://astrobites.org/2011/05/24/free-floating-planets-might-outnumber-stars/
EDIT: Es ist auch erwähnenswert, dass die Frage, ob diese Dinge wirklich "Planeten" sind, umstritten ist. Sie könnten entweder echte Planeten sein, die auf die gleiche Weise geformt wurden, wie es für die meisten Riesenplaneten angenommen wird - das heißt durch Akkretion auf einem felsigen Kern, der sich um einen Stern gebildet hat. Sie könnten dann durch dynamische Wechselwirkungen mit anderen Körpern in ihrem System oder mit einem dritten Körper von ihrem Elternstern verdrängt worden sein. Wie ich oben sagte, sagen N-Körpersimulationen voraus, dass dies passieren wird (z . B. Liu et al. 2013 ).
Andererseits könnten sie die Gasfragmente mit der geringsten Masse darstellen, die sich während des Zusammenbruchs und der Fragmentierung einer Molekülwolke bilden können und die aus irgendeinem Grund kein weiteres Gas anreichern konnten (dh sie sind wirklich eher wie braune Zwerge mit geringer Masse ). Diese sogenannte "Fragmentierungsgrenze" liegt in der Größenordnung von 10 Jupitermassen, aber wenn sie etwas niedriger wäre, könnte sie die bisher gesehenen frei schwebenden Planeten erklären.
OGLE-Gruppen (Optical Gravitational Lensing Experiment) haben mithilfe der Mikrolinse der MOA (Microlensing Objects in Astrophysics) viele frei schwebende Planeten gefunden.
Die Sterne, frei schwebenden Planeten usw. bewegen sich alle im Zentrum unserer Galaxie. Sie bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, so dass gelegentlich ein Vordergrundobjekt durch die direkte Sichtlinie zu einem Hintergrundstern gelangt. In diesem Fall wirkt die Schwerkraft der Vordergrundobjekte wie eine Linse, die das Bild des Hintergrundsterns vergrößert. Wenn die Ausrichtung besser wird, scheint sich die Helligkeit des Hintergrundobjekts aufzuhellen. Es wird wieder ausgeblendet, wenn sich die Ausrichtung verschlechtert. Bei sehr engen Ausrichtungen kann sich die scheinbare Helligkeit des Hintergrundsterns um das 1000-fache erhöhen. Die Dauer des Anstiegs und Abfalls hängt hauptsächlich von der Masse der Vordergrundobjekte ab. Für Jupiter-Massenplaneten sind es ungefähr 4 Tage, für Erdmassenplaneten in der Größenordnung von mehreren Stunden. Für ein einzelnes Vordergrundobjekt ist der Anstieg und Abfall der Helligkeit des Hintergrundsterns eine sehr glatte und bekannte Form. Wenn das Vordergrundobjekt Teil einer Binärdatei ist, wird diese Kurve durch zusätzliche Unebenheiten, Einbrüche und andere Anomalien verzerrt.
Beachten Sie, dass die Mikrolinse kein Licht vom Vordergrundobjekt erfassen muss. Sie kann daher in der Reihenfolge der Masse sein und keinen Planeten ohne Stern, einen sehr schwachen Stern, einen normalen Stern, einen weißen Zwerg, einen Neutronenstern oder sogar ein Schwarzes Loch haben
Die MOA- und Ogle-Gruppen überwachen Millionen von Sternen pro Nacht. Sie finden mehr als 1000 Mikrolinsenereignisse pro Jahr. Ein kleiner Teil davon ist weniger als einen Tag lang und weist keine Anzeichen von zusätzlichen Beulen und Wackeln auf. Sie stammen also von frei schwebenden Planeten.
Das Messen der Masse einer einzelnen Linse erfordert jedoch viele Beobachtungen und Effekte zweiter Ordnung. Wenn der Hintergrundstern einen großen Winkeldurchmesser hat, ist die Mikrolinsenlichtkurve verzerrt. Modellierung dieser Verzerrungen mit einer Schätzung des Typs des Hintergrundsterns, Ausbeuten und Schätzung der Masse des Linsenobjekts. Wenn dasselbe Ereignis von zwei Orten aus beobachtet wird, kann eine Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen des Lichts an jedem Ort gemessen werden. Dies ergibt eine Schätzung der Entfernung zum Vordergrundobjekt. Dies ergibt bei Kenntnis des Typs des Hintergrundsterns eine Massenschätzung.
Möglicherweise wurde ein frei schwebender Planet mit einem Mond gefunden. Weitere Informationen zum Auffinden von Schurkenplaneten mithilfe von Mikrolinsen finden Sie auf der MOA-Website http://www.phys.canterbury.ac.nz/moa/
Die Kepler-Raumfahrzeug- und Mikrolinsen-Teams befinden sich in einer gemeinsamen Kampagne, deren Hauptziel darin besteht, die Masse des frei schwebenden Planeten zu erfassen und anschließend zu messen. Da Kepler weit von der Erde entfernt ist, gibt es eine erhebliche Verzögerung zwischen den Lichtkurven und den von der Erde gemessenen. Siehe http://www.nasa.gov/feature/ames/kepler/searching-for-far-out-and-wandering-worlds