Von den meisten der von uns entdeckten Exoplaneten wissen wir nur sehr wenige Details. Wir wissen ein wenig über den Stern, den sie umkreisen, und vielleicht eine unvollständige Liste anderer Planeten im selben System. Und wir wissen normalerweise entweder, wie groß oder wie schwer sie sind. Es gibt nicht viel zu tun.
Aber wir können viel daraus schließen, wenn wir beginnen, diese Details zu kombinieren. Dies ist bei einem neu entdeckten Exoplaneten der Fall, der einen kleinen Stern etwa 90 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist. Der Planet selbst hat einen Radius und eine Masse, die denen der Erde sehr ähnlich sind, was darauf hindeutet, dass er ebenfalls aus Gestein besteht. Basierend auf dem, was wir über den Stern wissen, kann er möglicherweise flüssiges Wasser enthalten. Und basierend auf den Kräften, die von nahegelegenen Planeten ausgeübt werden, ist es wahrscheinlich, dass es dort eine sehr aktive Geologie gibt, möglicherweise auch Vulkane.
Ein zusätzlicher, außersolarer Planet
Das Exosolarsystem des Sterns LP 791-18 wurde erstmals vom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) entdeckt. TESS hatte zwei Planeten entdeckt, die LP 791-18 umkreisen, einen der kleinsten – und damit dunkelsten – Sterne, von denen bekannt ist, dass sie Planeten beherbergen. Der innerste Planet, LP 791-18b, ist etwa 20 Prozent größer als die Erde und benötigt weniger als einen Tag für eine Umlaufbahn, was bedeutet, dass er nahe genug am Stern ist, um sehr heiß zu sein. Weiter draußen, mit einer Umlaufbahn von fünf Tagen, befindet sich LP 791-18c, ein Sub-Neptun, der mehr als doppelt so groß ist wie die Erde.
Ihre Entdeckung führte zu einigen der letzten Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops vor seiner Abschaltung und ermöglichte insgesamt Beobachtungen von über fünf Tagen – gerade genug, um zwei Transite von LP 791-18c, dem äußersten Planeten, bei seinem Vorbeiflug festzuhalten die Sichtlinie zwischen seinem Wirtsstern und der Erde. Diese Daten erfassten jedoch auch zwei weitere Transite, was darauf hindeutet, dass möglicherweise ein anderer Planet vorhanden ist, der zwischen den beiden bekannten Planeten kreist.
Das reichte aus, um ein mehrjähriges Projekt mit mehreren Teleskopen in Gang zu setzen, das die Existenz von LP 791-18d bestätigte, das für eine Umlaufbahn etwas weniger als drei Tage benötigt. Der Aufwand ging jedoch erheblich darüber hinaus, indem die zeitlichen Schwankungen beim Planetendurchgang vor LP 791-18 gemessen wurden. Diese Transitzeitschwankungen werden durch die relativen Positionen der drei Planeten verursacht, die bestimmen, ob sie Gravitationskräfte erzeugen, die ihre jeweiligen Umlaufbahnen entweder verlangsamen oder beschleunigen.
Indem sie ausreichend Schwankungen im Transitzeitpunkt maßen, folgerten die Forscher, wie stark diese Gravitationskräfte waren, und nutzten diese, um Massenschätzungen für die beiden äußeren Planeten zu erhalten.
Für den äußersten Planeten LP 791-18c beträgt die geschätzte Masse etwa das Siebenfache der Erdmasse. Basierend auf seinem 2,4-mal größeren Radius als dem der Erde würden wir erwarten, dass der Planet, wenn er eine erdähnliche Zusammensetzung hätte, etwa die 25-fache Masse der Erde hätte, was darauf hindeutet, dass er viele leichtere Materialien enthält. Das Forscherteam kommt zu dem Schluss, dass es entweder eine erhebliche Wasserstoff-/Heliumatmosphäre gibt oder dass etwa die Hälfte des Planeten aus eisigem Material besteht.
Und der zweitäußerste Planet, der neu entdeckte LP 791-18d, hat einen erdähnlichen Radius (offiziell das 1,03-fache des Erdradius, mit Fehlerbalken, die den Erdradius einschließen). Seine Masse ist mit 0,9-facher Erdmasse etwas geringer, was aber immer noch mit einer überwiegend felsigen Zusammensetzung vereinbar ist.
