Trappist-1 b

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Künstlerische Darstellung von TRAPPIST-1b.

TRAPPIST-1b, auch bekannt als 2MASS J23062928-0502285 b, ist ein hauptsächlich felsiger Exoplanet, der um den ultra-kühlen Zwergstern TRAPPIST-1 kreist. Er befindet sich 40,7 Lichtjahre (12,5 Parsec) von der Erde entfernt im Sternbild Wassermann. Der Planet wurde mit der Transitmethode entdeckt, bei der ein Planet das Licht des Sterns verdunkelt, wenn er vor ihm vorbeizieht. Die Entdeckung wurde erstmals am 2. Mai 2016 bekannt gegeben,[1] und zwischen 2017 und 2018 wurden weitere Studien durchgeführt, um seine physischen Parameter zu verfeinern.[2][3]

Der Planet ist etwa 37 % massereicher als die Erde und etwa 12 % größer. Beobachtungen, die 2018 veröffentlicht wurden, legen nahe, dass die Atmosphäre von TRAPPIST-1b sehr heiß und potenziell reich an CO2 sein könnte, obwohl das Vorhandensein einer Atmosphäre nicht bestätigt werden konnte.[4] Neuere Modellstudien deuten darauf hin, dass der Planet zu heiß ist, um die Bildung von schwefelsauren Wolken zu ermöglichen, wie sie auf Venus, dem heißesten Planeten im Sonnensystem, zu finden sind.[5] Beobachtungen des James Webb Space Telescopes, die im Jahr 2023 bekannt gegeben wurden, legen nahe, dass der Planet keine signifikante Atmosphäre hat.[6][7]

Physikalische Eigenschaften

Masse, Radius und Temperatur

TRAPPIST-1b ähnelt der Erde sowohl in Masse, Radius als auch Gravitation sehr. Er hat einen Radius von 1,116 R⊕, eine Masse von 1,374 M⊕ und etwa 110 % der Erdanziehungskraft.[8] Erste Schätzungen der Dichte des Planeten legten nahe, dass er nicht vollständig aus Gestein besteht; mit einer Dichte von 3,98 g/cm3 müssen etwa ≤5% seiner Masse flüchtig sein, wahrscheinlich in Form einer dicken Venus-ähnlichen Atmosphäre, da er fast viermal mehr Energie als die Erde erhält.[2] Verfeinerte Dichteschätzungen zeigen jedoch, dass der Planet nur geringfügig weniger dicht als die Erde ist.[8]

Bei Annahme einer Atmosphäre wurde die Oberflächentemperatur des Planeten zunächst auf zwischen 750 K (477 °C; 890 °F) und 1.500 K (1.230 °C; 2.240 °F) geschätzt, möglicherweise sogar bis zu 2.000 K (1.730 °C; 3.140 °F). Dies ist viel heißer als die Oberfläche von Venus und könnte heiß genug sein, dass die Oberfläche aus geschmolzener Lava besteht.[2] Beobachtungen des James Webb Space Telescopes, die im Jahr 2023 bekannt gegeben wurden, legen jedoch nahe, dass der Planet keine signifikante Atmosphäre hat und eine Oberflächentemperatur von etwa 500 K (227 °C; 440 °F) aufweist.[6] Darüber hinaus könnte der Planet aufgrund von Gezeitendrücken, ähnlich wie Jupiters Mond Io, sehr geologisch aktiv sein, da er eine ähnliche Umlaufzeit und Exzentrizität hat.

Umlaufbahn

TRAPPIST-1b umkreist seinen Stern sehr nah. Eine Umlaufbahn dauert nur 36 Stunden oder etwa 1,51 Erdtage.[4] Er umkreist seinen Stern in etwa 0,0115 AE (1,72 Millionen km; 1,07 Millionen Meilen) Entfernung, nur 1,2 % der Entfernung zwischen Erde und Sonne.[2] Die Nähe zu seinem Stern bedeutet, dass die TRAPPIST-1b wahrscheinlich eine gebundene Rotation hat. Er hat auch eine sehr kreisförmige Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,00622, die deutlich kreisförmiger ist als die Umlaufbahn der Erde.

Mutterstern

TRAPPIST-1b umkreist den ultrakühlen Zwergstern TRAPPIST-1. Er hat eine Masse von 0,089 M☉ und einen Durchmesser von nur 0,121 R☉. Die Oberflächentemperatur beträgt 2.511 K (2.238 °C; 4.060 °F), und das Alter wird auf zwischen 3 und 8 Milliarden Jahren geschätzt. Die Sonne hat im Vergleich dazu eine Oberflächentemperatur von 5.778 K (5.505 °C; 9.941 °F) und ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. TRAPPIST-1 ist auch sehr schwach und hat eine Leuchtkraft von nur etwa 0,0005-facher Sonnenleuchtkraft. Er ist zu schwach, um mit dem bloßen Auge gesehen zu werden, mit einer scheinbaren Helligkeit von 18,80.

Atmosphäre

Die kombinierten Transmissionsspektren von TRAPPIST-1 b und c schließen wolkenfreie wasserstoffdominierte Atmosphären für beide Planeten aus, daher ist es unwahrscheinlich, dass sie ausgedehnte Gasumhüllungen haben. Es wurde auch keine Heliumemission von TRAPPIST-1b festgestellt.[9] Vor den Beobachtungen durch das James Webb Space Telescope blieben andere Atmosphären, von einer wolkenfreien Wasserdampf-Atmosphäre bis hin zu einer Venus-ähnlichen Atmosphäre, mit den unspektakulären Spektren vereinbar.[10]

Im Jahr 2018 wurde die Atmosphäre des Planeten vom Spitzer-Weltraumteleskop genauer untersucht und als ziemlich groß und heiß beschrieben, obwohl das Vorhandensein einer Atmosphäre nicht bestätigt werden konnte. Das Transmissionsspektrum des Planeten und die verfeinerte Dichteschätzung legten zwei Hauptmöglichkeiten für die Atmosphäre nahe: eine reich an Kohlendioxid oder eine reich an Wasserdampf. Die wahrscheinlichere CO2-Atmosphäre hätte eine Skalenhöhe von etwa 52 Kilometern (32 Meilen) (die der Erde beträgt 8 km (5,0 mi), und die von Venus 15,9 km (9,9 mi)) und eine durchschnittliche Temperatur von mehr als 1.400 K (1.130 °C; 2.060 °F), weit höher als die Gleichgewichtstemperatur des Planeten von 397,6 K (124,5 °C; 256,0 °F). Eine Wasserdampf-Atmosphäre müsste eine Skalenhöhe von >100 km (62 mi) und eine Temperatur >1.800 K (1.530 °C; 2.780 °F) haben, um die Variationen in den Transit-Tiefen und dem Transmissionsspektrum des Planeten zu erzeugen, und wäre anfällig für Photodissoziation, wo CO2 es nicht wäre. Andere Quellen für die beobachteten Effekte wie Trübungen und dicke Wolken würden eine noch größere Atmosphäre erfordern. TRAPPIST-1b muss weiter untersucht werden, um seine potenziell große Atmosphäre zu bestätigen.[4][2]

Beobachtungen des James Webb Space Telescopes, die im Jahr 2023 bekannt gegeben wurden, legen nahe, dass der Planet keine signifikante Atmosphäre hat und eine Oberflächentemperatur von etwa 503 K (230 °C; 446 °F) aufweist.[6][2][7]

Commons: Trappist-1 b – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Michaël Gillon, Emmanuël Jehin, Susan M. Lederer, Laetitia Delrez, Julien de Wit, Artem Burdanov, Valérie Van Grootel, Adam J. Burgasser, Amaury H. M. J. Triaud, Cyrielle Opitom, Brice-Olivier Demory, Devendra K. Sahu, Daniella Bardalez Gagliuffi, Pierre Magain, Didier Queloz: Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star. In: Nature. Band 533, Nr. 7602, 12. Mai 2016, ISSN 0028-0836, S. 221–224, doi:10.1038/nature17448, PMID 27135924, PMC 5321506 (freier Volltext).
  2. ↑ a b c d e f Simon L. Grimm, Brice-Olivier Demory, Michaël Gillon, Caroline Dorn, Eric Agol, Artem Burdanov, Laetitia Delrez, Marko Sestovic, Amaury H. M. J. Triaud, Martin Turbet, Émeline Bolmont, Anthony Caldas, Julien de Wit, Emmanuël Jehin, Jérémy Leconte, Sean N. Raymond, Valérie Van Grootel, Adam J. Burgasser, Sean Carey, Daniel Fabrycky, Kevin Heng, David M. Hernandez, James G. Ingalls, Susan Lederer, Franck Selsis, Didier Queloz: The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets. In: Astronomy & Astrophysics. Band 613, Mai 2018, ISSN 0004-6361, S. A68, doi:10.1051/0004-6361/201732233.
  3. ↑ Michaël Gillon, Amaury H. M. J. Triaud, Brice-Olivier Demory, Emmanuël Jehin, Eric Agol, Katherine M. Deck, Susan M. Lederer, Julien de Wit, Artem Burdanov, James G. Ingalls, Emeline Bolmont, Jeremy Leconte, Sean N. Raymond, Franck Selsis, Martin Turbet, Khalid Barkaoui, Adam Burgasser, Matthew R. Burleigh, Sean J. Carey, Aleksander Chaushev, Chris M. Copperwheat, Laetitia Delrez, Catarina S. Fernandes, Daniel L. Holdsworth, Enrico J. Kotze, Valérie Van Grootel, Yaseen Almleaky, Zouhair Benkhaldoun, Pierre Magain, Didier Queloz: Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1. In: Nature. Band 542, Nr. 7642, Februar 2017, ISSN 0028-0836, S. 456–460, doi:10.1038/nature21360, PMID 28230125, PMC 5330437 (freier Volltext).
  4. ↑ a b c L Delrez, M Gillon, A H M J Triaud, B-O Demory, J de Wit, J G Ingalls, E Agol, E Bolmont, A Burdanov, A J Burgasser, S J Carey, E Jehin, J Leconte, S Lederer, D Queloz, F Selsis, V Van Grootel: Early 2017 observations of TRAPPIST-1 with Spitzer. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 475, Nr. 3, 11. April 2018, ISSN 0035-8711, S. 3577–3597, doi:10.1093/mnras/sty051 (oup.com [abgerufen am 28. März 2023]).
  5. ↑ Study brings new climate models of small star TRAPPIST 1's seven intriguing worlds. Abgerufen am 28. März 2023 (englisch).
  6. ↑ a b c Thomas P. Greene, Taylor J. Bell, Elsa Ducrot, Achrène Dyrek, Pierre-Olivier Lagage, Jonathan J. Fortney: Thermal Emission from the Earth-sized Exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST. In: Nature. 27. März 2023, ISSN 0028-0836, doi:10.1038/s41586-023-05951-7 (nature.com [abgerufen am 28. März 2023]).
  7. ↑ a b Nadja Podbregar: Exoplanet TRAPPIST-1b hat keine Atmosphäre. 27. März 2023, abgerufen am 28. März 2023 (deutsch).
  8. ↑ a b Eric Agol, Caroline Dorn, Simon L. Grimm, Martin Turbet, Elsa Ducrot, Laetitia Delrez, Michaël Gillon, Brice-Olivier Demory, Artem Burdanov, Khalid Barkaoui, Zouhair Benkhaldoun, Emeline Bolmont, Adam Burgasser, Sean Carey, Julien de Wit, Daniel Fabrycky, Daniel Foreman-Mackey, Jonas Haldemann, David M. Hernandez, James Ingalls, Emmanuel Jehin, Zachary Langford, Jérémy Leconte, Susan M. Lederer, Rodrigo Luger, Renu Malhotra, Victoria S. Meadows, Brett M. Morris, Francisco J. Pozuelos, Didier Queloz, Sean N. Raymond, Franck Selsis, Marko Sestovic, Amaury H. M. J. Triaud, Valerie Van Grootel: Refining the Transit-timing and Photometric Analysis of TRAPPIST-1: Masses, Radii, Densities, Dynamics, and Ephemerides. In: The Planetary Science Journal. Band 2, Nr. 1, 1. Februar 2021, ISSN 2632-3338, S. 1, doi:10.3847/PSJ/abd022.
  9. ↑ Vigneshwaran Krishnamurthy, Teruyuki Hirano, Gumundur Stefánsson, Joe P. Ninan, Suvrath Mahadevan, Eric Gaidos, Ravi Kopparapu, Bunei Sato, Yasunori Hori, Chad F. Bender, Caleb I. Cañas, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Hiroki Harakawa, Suzanne Hawley, Fred Hearty, Leslie Hebb, Klaus Hodapp, Shane Jacobson, Shubham Kanodia, Mihoko Konishi, Takayuki Kotani, Adam Kowalski, Tomoyuki Kudo, Takashi Kurokawa, Masayuki Kuzuhara, Andrea Lin, Marissa Maney, Andrew J. Metcalf, Brett Morris, Jun Nishikawa, Masashi Omiya, Paul Robertson, Arpita Roy, Christian Schwab, Takuma Serizawa, Motohide Tamura, Akitoshi Ueda, Sébastien Vievard, John Wisniewski: Nondetection of Helium in the Upper Atmospheres of TRAPPIST-1b, e, and f*. In: The Astronomical Journal. Band 162, Nr. 3, 1. September 2021, ISSN 0004-6256, S. 82, doi:10.3847/1538-3881/ac0d57.
  10. ↑ Julien de Wit, Hannah R. Wakeford, Michaël Gillon, Nikole K. Lewis, Jeff A. Valenti, Brice-Olivier Demory, Adam J. Burgasser, Artem Burdanov, Laetitia Delrez, Emmanuël Jehin, Susan M. Lederer, Didier Queloz, Amaury H. M. J. Triaud, Valérie Van Grootel: A combined transmission spectrum of the Earth-sized exoplanets TRAPPIST-1 b and c. In: Nature. Band 537, Nr. 7618, September 2016, ISSN 0028-0836, S. 69–72, doi:10.1038/nature18641.
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