Ein Forschungsteam, das auch bulgarische Wissenschaftler umfasst, hat drei Exoplaneten in einem der faszinierendsten Mehrplaneten-Systeme entdeckt. Dieses planetarische System befindet sich 1.100 Lichtjahre von der Erde entfernt und umkreist den Stern TOI-4504 im Sternbild Caelum.
Das NASA-Teleskop TESS gilt als eines der effektivsten Werkzeuge zur Entdeckung von Exoplaneten. Ein Exoplanet ist jede Planet, der einen Stern außerhalb unseres Sonnensystems umkreist. TESS verwendet die Transitmethode, um diese Planeten zu suchen, was es Astronomen ermöglicht, die Größe des Exoplaneten und seine Umlaufzeit—die Zeit, die er benötigt, um eine Umrundung seines Sterns abzuschließen—zu schätzen. Der gravitative Einfluss anderer Exoplaneten im System kann die Transitzeiten beeinflussen, sodass Wissenschaftler neue Planeten entdecken können, selbst wenn diese nicht vor ihrem Stern transiten.
Diese bedeutende Entdeckung wurde in der angesehenen Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht, mit wesentlichen Beiträgen des bulgarischen Astronomen Dr. Trifon Trifonov, einem Forscher am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Deutschland, und einem Wissenschaftler am Fachbereich Astronomie der Universität Sofia.
Dr. Trifonov leitet die bulgarische Gruppe, die im Rahmen des Projekts EXO-RESTART nach Exoplaneten sucht, das durch einen Vertrag mit dem Nationalen Wissenschaftsfonds unterstützt wird.
Mit Daten des TESS-Weltraumteleskops und Beobachtungen des FEROS-Spektrographen am 2,2-Meter-Teleskop des Max-Planck-Instituts in Chile hat das Team die Anwesenheit von drei Exoplaneten im TOI-4504-System bestätigt. Der nächstgelegene, TOI-4504b, ist etwa 2,5-mal größer als die Erde, während die anderen beiden, TOI-4504c und TOI-4504d, als 'heiße Jupiter'-Planeten klassifiziert sind. Mit Massen von 3,7 und 1,4-mal der Masse von Jupiter und Umlaufzeiten von 82,4 und 40,5 Tagen sind diese Gasriesen relativ nahe an ihrem Stern positioniert.
Bemerkenswert ist, dass Beobachtungen zeigen, dass TOI-4504c eine der größten zyklischen Veränderungen in den Transitzeiten aufweist—etwa vier Tage. Dies ist die bedeutendste Variation, die bisher unter den entdeckten Exoplanetensystemen aufgezeichnet wurde, was auf den gravitativen Einfluss von TOI-4504d auf TOI-4504c zurückzuführen ist, wodurch letzterer die Scheibe seines Sterns zu unterschiedlichen Zeiten verdeckt.
Die Hauptautorin der Studie, Michaela Vitkova, Doktorandin an der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, äußerte sich überrascht über die erheblichen Variationen, die bei den Transitzeiten von TOI-4504c beobachtet wurden. Die Amplitude der Transitabweichungen während dieses Beobachtungszeitraums beträgt etwa vier Tage und übersteigt damit erheblich den vorherigen Rekord von der Hälfte.
Die Untersuchung von TOI-4504 ist entscheidend für die Analyse der Evolution ähnlicher Exoplanetensysteme. TOI-4504c und TOI-4504d befinden sich in einer 2:1-Umlaufresonanz, was darauf hindeutet, dass sie wahrscheinlich in einer stabilen resonanten Konfiguration aus der protoplanetaren Scheibe entstanden sind und anschließend in ihre gegenwärtigen Umlaufbahnen migriert sind.
Das Team hofft, in Zukunft Exoplaneten mit ähnlichen oder sogar größeren Variationen in den Transitzeiten zu entdecken, was das Wissen der Astronomen über die Bildung verschiedener planetarischer Systeme weiter bereichern wird.
Dr. Rafael Bram von der Adolfo Ibáñez Universität in Chile, Mitautor der Studie und Koordinator des internationalen Konsortiums WINE zur Suche nach heißen Jupiter-Planeten, betonte die Bedeutung der Zusammenarbeit von Wissenschaftlern weltweit zur Erreichung dieser Ziele.