Astronomen präsentieren erneut Hinweise auf einen Mond in einem fernen Sternsystem. Er umkreist einen jupitergroßen Planeten und besitzt den Daten zufolge planetare Ausmaße: Kepler-1708 b-i ist vermutlich 2,6 Mal größer als die Erde. Es handelt sich dabei um den erst zweiten heißen Kandidaten für einen extrasolaren Planetenbegleiter, denn ihr Nachweis bleibt schwierig. Sollten sich die Sichtungen bestätigen, verdeutlichen sie, dass Monde typischerweise zu den Planetensystemen des Universums gehören.

In unserem Sonnensystem wimmelt es geradezu von ihnen: Rund 170 Monde bilden neben den Planeten die Welten unserer kosmischen Heimat. Vor allem unter den zahlreichen Trabanten von Jupiter und Saturn gibt es dabei ausgesprochen spannende Exemplare: Die Monde Europa und Enceladus könnten beispielsweise in ihrem Inneren flüssiges Wasser besitzen und kommen damit sogar als potenzielle Lebensräume in Frage. Auch unserem irdischen Mond wird zumindest indirekt eine wichtige Rolle im Bezug auf das Leben zugesprochen: Er stabilisiert unsere Welt entscheidend. Damit richtet sich der fragende Blick in die Weiten des Weltalls. Es ist davon auszugehen, dass viele Planeten ferner Sternsysteme ebenfalls von Monden umkreist werden. Handfeste Beweise fehlen dafür allerdings bisher.

Fernen Monden auf der Spur

„Astronomen haben schon Tausende von Exoplaneten gefunden, aber Exomonde aufzuspüren stellt eine viel größere Herausforderung dar. Deshalb sind sie noch eine Terra incognita“, sagt Erstautor David Kipping von der Columbia University in New York. Sein Team hat vor etwa vier Jahren erstmals einen Exomond-Kandidaten um den Planeten Kepler-1625b präsentiert. Die Astronomen fanden die Hinweise auf das Gespann durch die sogenannte Transitmethode. Sie beruht darauf, dass Himmelskörper das Licht ihres Zentralsterns leicht abdimmen, wenn sie an ihm vorbeiziehen. Der Begleiter eines Planeten kann dabei natürlich nur für ein besonders feines Signal in den Lichtkurven sorgen. Dennoch lieferten die Daten Hinweise auf einen möglicherweise neptungroßen Trabanten von Kepler-1625b. Die Existenz des Exomonds gilt aber nach wie vor nicht als zweifelsfrei bestätigt.

Auf den nun zweiten Kandidaten für einen solche Trabanten stießen Kipping und seine Kollegen im Rahmen ihrer weiteren Exomond-Fahndung. Sie suchten nach Spuren in Lichtkurven-Daten, die vom „Planeten-Jäger“-Weltraumteleskop Kepler der NASA stammen. Der Fokus der Wissenschaftler lag dabei auf 70 Gasplaneten-Kandidaten, die ihren jeweiligen Stern in einem größeren Abstand als zwischen Sonne und Erde umkreisen. Denn wie der Mondreichtum von Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem vermuten lässt, sind bei äußeren Großplaneten die besten Chancen auf Funde zu erwarten.

Wie das Team berichtet, stießen sie im Fall des Planeten Kepler-1708 b auf ein verdächtiges Signal. Dieser etwa Jupiter-große Gasriese umkreist einen sonnenähnlichen Stern, der sich rund 5500 Lichtjahre von der Erde entfernt im Bereich der Sternbilder Cygnus und Lyra befindet. In den analysierten Lichtkurven-Daten fanden die Forscher Hinweise darauf, dass er nicht allein an seinem Mutterstern vorbeizieht. „Es ist ein hartnäckiges Signal“, so Kipping. Es lässt sich den Analysen der Wissenschaftler zufolge am besten durch die Existenz eines großen Exomonds im Orbit um Kepler-1708 b erklären.

Ein riesiger Begleiter zeichnet sich ab

Aus den bisherigen Informationen geht hervor, dass der vermutete Begleiter mit der Bezeichnung Kepler-1708 b-i etwa 2,6 Mal größer als die Erde ist. Damit wäre er etwa um ein Drittel kleiner als der bisherige Exomond-Kandidat Kepler-1625 b-i. Beide vermuteten Monde bestehen den Astronomen zufolge wohl aus Gas, das sich durch ihre starke Anziehungskraft angesammelt hat. Es scheint auch möglich, dass es sich zunächst um Planeten gehandelt hat, die dann in die Umlaufbahnen um Kepler-1625b beziehungsweise 1708b gezogen wurden und sich so zu deren Trabanten entwickelten. Neben solchen Riesenmonden gibt es aber wahrscheinlich auch viele kleinere Monde – so wie in unserem Sonnensystem. „Die ersten Entdeckungen bei einer Durchmusterung sind in der Regel die auffälligsten Exemplare – wir finden mit unserer begrenzten Empfindlichkeit am leichtesten die großen“, so Kipping.

Wie er und seine Kollegen selbst betonen, sind nun weitere Untersuchungen nötig, um die neusten Ergebnisse zu untermauern. So könnten etwa Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble mehr Informationen liefern. Denn bisher bleiben Fragen offen. Zu den jüngsten Hinweisen kommentiert etwa Eric Agol von der University of Washington: „Es könnte sich nur um eine Schwankung in den Daten handeln, die entweder auf den Stern oder auf instrumentelles Rauschen zurückzuführen ist“, so der Astronom. Aber Kipping zeigt sich optimistisch und verweist darauf, dass auch die Suche nach Exoplaneten anfangs fragwürdige Resultate geliefert hat – ähnlich wie heute die Fahndung nach Exomonden.

Quelle: Columbia University, Fachartikel: Nature Astronomy, doi: s41550-021-01539-1

Quelle: https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/moeglicher-exomond-im-visier/

---

Zweiter Exomond-Kandidat entdeckt
5.500 Lichtjahre entfernter Gasplanet könnte von einem Mini-Neptun umkreist werden

Extrasolarer Trabant: Astronomen haben einen zweiten möglichen Exomond entdeckt. Dieser umkreist einen jupitergroßen Exoplaneten in rund 5.500 Lichtjahren Entfernung, wie Auffälligkeiten in der Lichtkurve von dessen Transit nahelegen. Der neuentdeckte Trabant ist wahrscheinlich ein massereicher „Supermond“: Er ist gut doppelt so groß wie die Erde und deutlich schwerer, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Astronomy“ berichten. Wie solche Riesenmonde entstehen, ist noch unklar.

Ob Erde, Mars oder die großen Gasriesen: In unserem Sonnensystem haben fast alle Planeten mindestens einen Mond. Es liegt daher nahe, dass auch extrasolare Planeten solche Trabanten besitzen. Diese könnten sogar lebensfreundliche Bedingungen bieten – ähnlich wie im Kinofilm „Avatar“ der Mond Pandora. Doch solche Exomonde aufzuspüren, ist extrem schwierig: Sie sind oft zu klein für die Transitmethode und zu leicht, um durch ihre Schwerkrafteffekte aufzufallen.

Bisher ist deshalb erst ein Exomond-Kandidat bekannt. Dieser umkreist den rund 8.000 Lichtjahre entfernten Gasriesen Kepler 1625b und könnte selbst neptungroß und gasreich sein. Entdeckt wurde er, weil seine Präsenz subtile Schwankungen in den Lichtkurven des vor seinem Stern vorüberziehenden Planeten verursacht. Wegen seines extrem weiten Orbits vermuten Astronomen, dass dieser Exomond möglicherweise einst ein Planetenkern war, der von dem jungen Gasriesen eingefangen wurde.

Mondfahndung unter extrasolaren Jupitern

Auf der Suche nach weiteren Exomonden hat ein Team um David Kipping von der Columbia University in New York systematisch die Transitdaten von rund 70 Exoplaneten analysiert, die vom Weltraumteleskop Kepler beobachtet worden waren. Gemeinsam war diesen Planeten, dass sie alle kühle Gasriesen sind, die ihre Sterne in relativ großem Abstand umkreisen – ähnlich wie unser Jupiter.

„Die jupitergroßen Planeten sind von besonderem Interesse, weil die Bildung von Trabanten bei ihnen als natürliche Folge des Entstehungsmechanismus gilt“, erklären die Astronomen. Weil die Gasriesen sich in besonders dichten Regionen der Urwolke bilden, bleibt genug Material für Monde übrig, zudem ist die Chance für das Einfangen eines Mondes wegen ihrer großen Schwerkraft größer. Im Sonnensystem haben Jupiter und Saturn sogar einen ganzen Hofstaat von mehreren Dutzend Monden.

Bei den 70 Kandidatenplaneten analysierten Kipping und sein Team die Lichtkurven auf Merkmale hin, die einen Mond anzeigen könnten. Zusätzlich glichen sie die Kurven mit Modellen ab, die für jeden Exoplaneten das Aussehen der Kurven mit und ohne Mond simulierten.

Ein Mini-Neptun als Trabant eines Gasriesen

Das Ergebnis: Elf Kandidaten kamen in die engere Wahl, aber nur einer erfüllte alle Kriterien – der Exoplanet Kepler-1708b. Zwar gibt es von diesem Planeten nur Daten zu zwei Transits, aber deren Lichtkurve deutet darauf hin, dass er von einem Trabanten begleitet wird. „Es ist ein sehr robustes Signal – wir haben es auf Herz und Nieren geprüft, aber es ging nicht weg“, berichtet Kipping. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um ein falsch-positives Signal handelt, liegt nach Angaben der Forschenden bei 0,024 Prozent.

Denn Beobachtungen zufolge liegt der mögliche Exomond rund 5.500 Lichtjahre von uns entfernt und umkreist den jupitergroßen Gasplaneten Kepler-1708b im Abstand von etwa zwölf Planetenradien. Der Trabant dieses Gasriesen ist gut zweieinhalb mal so groß wie die Erde und relativ massereich – er entspricht demnach einem gasreichen Mini-Neptun. „Verglichen mit Kepler-1625b ist unser Mondkandidat aber substanziell kleiner, in einem engeren Orbit und scheint sich auf gleicher Ebene wie die Planetenbahn zu bewegen“, berichten Kipping und eine Kollegen.

Rätsel um „Supermonde“

Damit scheint auch der zweite bekannte Exomond-Kandidat, Kepler-1708b-i, ein massereicher, planetengroßer Supermond zu sein. Nach Angaben der Astronomen ist dies aber zu erwarten, weil Exomonde schwer aufzuspüren sind und ihre subtilen Signale an der Auflösungsgrenze der Teleskope liegen. „Die ersten Entdeckungen bei Durchmusterungen sind daher meist die Ausreißer“, erklärt Kipping. „Denn sie sind mit unseren begrenzten Möglichkeiten am einfachsten zu finden.“

Ob solche massereichen Supermonde allerdings wirklich existieren können und wie sie entstehen, ist noch unklar. Selbst der vor vier Jahren entdeckte Exomond-Kandidat um Kepler-1625b ist bis heute umstritten – auch weil kein Teleskop der Welt direkte Aufnahmen dieser Monde liefern kann. Allerdings haben Astronomen mit den Radioteleskopen des ALMA-Observatoriums 2021 erstmals eine zirkumplanetare Scheibe um einen jungen extrasolaren Gasriesen entdeckt – eine rotierende Wolke aus Staub und Gas, die genug Material für drei Erdmond-große Trabanten oder einen Supermond enthält.

Weitere Beobachtungen nötig

Im Fall des neuentdeckten Exomond-Kandidaten Kepler-1708b-i hoffen die Astronomen, dass Beobachtungen mit weiteren Teleskopen wie dem Hubble-Weltraumteleskop mehr Informationen über den Planeten und seinen potenziellen Begleiter liefern werden. „Wir finden zwar keinen Grund, Kepler-1708b-i als Exomond abzulehnen, aber Vorsicht und weitere Beobachtungen sind nötig“, betonen auch Kipping und sein Team.

Zudem schließen die Astronomen nicht aus, dass auch einige der anderen 69 überprüften Exoplaneten einen Mond besitzen. „Einige unserer Kandidaten könnten echte Mondsignale gezeigt haben“, erklären sie. „Aber bei jedem von ihnen gab es mindestens einen Grund, warum das Signal nicht stark genug für eine eindeutige und sichere Entdeckung war.“ (Nature Astronomy, 2022; doi: 10.1038/s41550-021-01539-1)

Quelle: Columbia University

14. Januar 2022

Quelle: https://www.scinexx.de/news/kosmos/zweite-exomond-kandidat-entdeckt/

---

Haben Astronomen den ersten Exomond entdeckt? Gasriese Kepler 1625b hat höchstwahrscheinlich einen neptungroßen Trabanten

Extrasolarer Trabant: Astronomen könnten den ersten Mond um einen extrasolaren Planeten entdeckt haben. Der Exomond umkreist den rund 8.000 Lichtjahre entfernten Gasriesen Kepler 1625b und ist wahrscheinlich so groß wie der Planet Neptun. Erste Hinweise auf diesen Mond hatten die Forscher bereits im letzten Jahr in der Lichtkurve des Planeten entdeckt. Jetzt haben Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop den Verdacht erhärtet.

Ob Erde, Mars oder die großen Gasplaneten Jupiter, Saturn, Neptun und Uranus: In unserem Sonnensystem haben fast alle Planeten mindestens einen Mond. Astronomen vermuten daher schon länger, dass es auch extrasolare Planeten mit Trabanten geben muss. Sie könnten sogar lebensfreundliche Bedingungen bieten – ähnlich wie im Kinofilm „Avatar“ der Mond Pandora

Bisher allerdings haben Astronomen noch keinen Exomond nachgewiesen. Das Problem: Weil Monde oft viel kleiner sind als ihre Planeten, ist ihr Signal nur schwer aufzuspüren. Beim Transit von Planet und Mond vor ihrem Stern macht sich ein Mond nur als winzige Delle oder Unregelmäßigkeit in der Lichtkurve bemerkbar. Die Schwerkraftwirkung des Mondes auf Stern und Planet ist dagegen kaum vom „Störrauschen“ zu unterscheiden.

Ein erster Kandidat

Doch trotz dieser Schwierigkeiten hatten Alex Teachey und David Kipping von der Columbia University in New York schon im letzten Jahr einen vielversprechenden Exomond-Kandidaten im Visier: Daten des Weltraumteleskops Kepler sprachen dafür, dass der rund 8.000 Lichtjahre entfernte Exoplanet Kepler 1625b einen Trabanten besitzen könnte. „Wir sahen kleine Abweichungen und Schwankungen in der Lichtkurve, die unsere Aufmerksamkeit weckten“, berichtet Kipping.

Bei dem Exoplaneten handelt es sich um einen Gasriesen von der Größe des Jupiter, aber mit etwas größerer Masse, wie die Forscher berichten. Der Planet umkreist einen sonnenähnlichen Stern im Abstand von rund einer astronomischen Einheit. Planet und Mond könnte sich damit in der habitablen Zone dieses Sterns befinden – wenn es diesen Mond tatsächlich gibt.Eine kleine zweite „Delle“ in der Transit-Lichtkurve könnte von dem Mond stammen, der seinem Planetee folgt.© Dan Durda

Eine zweite „Delle“ in der Lichtkurve

Um das herauszufinden, haben Teachey und Kipping Beobachtungszeit am Hubble-Weltraumteleskop beantragt – und bekommen. 40 Stunden lang konnten sie den Transit des Planeten Kepler 1625b vor seinem Stern verfolgen und dabei von der hohen Auflösung der Hubble- Wide-Field-Kamera profitieren. Parallel dazu analysierten die Forscher noch einmal die Kepler-Daten und verglichen sie mit astrophysikalischen Modellen.

Das Ergebnis: Die Hubble-Beobachtungen bestätigten auffällige Abweichungen in der Lichtkurve des Exoplaneten. So zeigte sich rund 3,5 Stunden nach der von ihm verursachten Abdimmung des Sternenlichts eine zweite, schwächere „Delle“ in der Lichtkurve. „Das passt zu einem Mond, der seinem Planeten folgt wie ein Hund an der Leine“, erklärt Kipping. „Unglücklicherweise endete unsere Beobachtungszeit, bevor wir den kompletten Transit des Mondes aufzeichnen konnten.“

…und ein taumelnder Planet

Doch es gab noch ein Indiz in der Hubble-Lichtkurve: Kepler 1625b begann seinen Transit knapp 78 Minuten früher als aufgrund seiner Umlaufbahn zu erwarten wäre. „Solche Abweichungen in der Transitzeit gehören zu den Anzeichen, durch die sich Exomonde entdecken lassen“, erklären die Forscher. Denn die Schwerkraft des Mondes bringt auch den Planeten leicht ins Taumeln, so dass dieser mal vor und mal hinter der vorhergesagten Position steht. „Wenn eine extraterrestrische Zivilisation den Transit von Erde und Mond vor der Sonne beobachten würde, sähen sie ähnliche Anomalien in den Transitzeiten der Erde“, erklärt Kipping.

Allerdings: „Auch Störungen durch einen noch unentdeckten Planeten könnte für solche Schwankungen der Transitzeiten verantwortlich sein“, räumen die Astronomen ein. Deshalb haben sie mögliche Erklärungen für die beobachteten Auffälligkeiten in einem astrophysikalischen Modell durchgespielt. „Unser Job war es, einen kühlen Kopf zu bewahren und alle Wege auszutesten, durch die uns die Daten vielleicht in die Irre führen könnten“, sagt Teachey.

Ist das der erste Exomond?

Das Resultat: „Ein Begleitmond ist die einfachste und naheliegendste Erklärung für die zweite Delle in der Lichtkurve und die Abweichungen in der Umlaufzeit“, sagt Teachey. „Unsere Modelle mit einem Planeten plus Mond lagen in allen Testdurchgängen in puncto Wahrscheinlichkeit vorn.“ Demnach könnte der Planet Kepler 1625b einen neptungroßen Trabanten besitzen, der ihn auf einer um 45 Grad gekippten Umlaufbahn umkreist.

Der Exomond hat den Berechnungen nach rund 1,5 Prozent der Masse seines Planeten – das entspricht fast dem Massenverhältnis von Erde und Mond, wie die Forscher erklären. Im Gegensatz zum Erdmond ist der Trabant von Kepler 1625b allerdings kein steiniger Himmelskörper mit fester Kruste, sondern vorwiegend gasförmig. „Er ist daher vermutlich für Leben, wie es kennen, eher ungeeignet“, sagt Kipping.

Sollten sich die Ergebnisse der Astronomen bestätigen, wäre Kepler 1625b-i der erste außerhalb unseres Sonnensystems nachgewiesene Mond. Die Forscher wollen nun weitere Beobachtungszeit am Hubble-Teleskop beantragen, um dies weiter zu erhärten. „Gelingt dies, dann könnte uns dieses System wertvolle Informationen über die Entwicklung planetarer Systeme und die Bildung von Monden liefern“, sagt Kipping. (Science Advances, 2018; doi: 10.1126/sciadv.aav1784)

(Columbia University, 04.10.2018 – NPO)

4. Oktober 2018

Quelle: https://www.scinexx.de/news/kosmos/haben-astronomen-den-ersten-exomond-entdeckt/