Zitat Scientists discover rare six-planet system that moves in strange synchrony by University of Chicago
Scientists have discovered a rare sight in a nearby star system: Six planets orbiting their central star in a rhythmic beat. The planets move in an orbital waltz that repeats itself so precisely that it can be readily set to music.
A rare case of an "in sync" gravitational lockstep, the system could offer deep insight into planet formation and evolution.
The analysis, led by UChicago scientist Rafael Luque, was published Nov. 29 in Nature.
"This discovery is going to become a benchmark system to study how sub-Neptunes, the most common type of planets outside of the solar system, form, evolve, what are they made of, and if they possess the right conditions to support the existence of liquid water in their surfaces," said Luque.
The six planets orbit a star known as HD110067, which lies around 100 light-years away in the northern constellation of Coma Berenices.
In 2020, NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) detected dips in the star's brightness that indicated planets were passing in front of the star's surface. Combining data from both TESS and the European Space Agency's CHaracterizing ExOPlanet Satellite (Cheops), a team of researchers analyzed the data and discovered a first-of-its-kind configuration.
While multi-planet systems are common in our galaxy, those in a tight gravitational formation known as "resonance" are observed by astronomers far less often.
In this case, the planet closest to the star makes three orbits for every two of the next planet out—called a 3/2 resonance—a pattern that is repeated among the four closest planets. Among the outermost planets, a pattern of four orbits for every three of the next planet out (a 4/3 resonance) is repeated twice.
And these resonant orbits are rock-solid: The planets likely have been performing this same rhythmic dance since the system formed billions of years ago, the scientists said.
Orbitally resonant systems are extremely important to find because they tell astronomers about the formation and subsequent evolution of the planetary system. Planets around stars tend to form in resonance but can be easily perturbed. For example, a very massive planet, a close encounter with a passing star, or a giant impact event can all disrupt the careful balance.
As a result, many of the multi-planet systems known to astronomers are not in resonance but look close enough that they could have been resonant once. However, multi-planet systems preserving their resonance are rare.
"We think only about one percent of all systems stay in resonance, and even fewer show a chain of planets in such configuration," said Luque. That why HD110067 is special and invites further study: "It shows us the pristine configuration of a planetary system that has survived untouched."
More precise measurements of these planets' masses and orbits will be needed to further sharpen the picture of how the system formed.
Zitat Article Published: 29 November 2023 "A resonant sextuplet of sub-Neptunes transiting the bright star HD 110067" R. Luque, H. P. Osborn, A. Leleu, E. Pallé, A. Bonfanti, O. Barragán, T. G. Wilson, C. Broeg, A. Collier Cameron, M. Lendl, P. F. L. Maxted, Y. Alibert, D. Gandolfi, J.-B. Delisle, M. J. Hooton, J. A. Egger, G. Nowak, M. Lafarga, D. Rapetti, J. D. Twicken, J. C. Morales, I. Carleo, J. Orell-Miquel, V. Adibekyan, …T. Zingales
Abstract
Planets with radii between that of the Earth and Neptune (hereafter referred to as ‘sub-Neptunes’) are found in close-in orbits around more than half of all Sun-like stars1,2. However, their composition, formation and evolution remain poorly understood3. The study of multiplanetary systems offers an opportunity to investigate the outcomes of planet formation and evolution while controlling for initial conditions and environment. Those in resonance (with their orbital periods related by a ratio of small integers) are particularly valuable because they imply a system architecture practically unchanged since its birth. Here we present the observations of six transiting planets around the bright nearby star HD 110067. We find that the planets follow a chain of resonant orbits. A dynamical study of the innermost planet triplet allowed the prediction and later confirmation of the orbits of the rest of the planets in the system. The six planets are found to be sub-Neptunes with radii ranging from 1.94R⊕ to 2.85R⊕. Three of the planets have measured masses, yielding low bulk densities that suggest the presence of large hydrogen-dominated atmospheres.
Zitat Das System besteht nach gegenwärtigem Stand aus sechs Mini-Neptunen. Die Planeten ziehen im Vergleich zum Sonnensystem ihre Bahnen viel näher zum Zentralstern: Für einen vollen Umlauf benötigt HD 110067 b nur etwa neun Tage, HD 110067 c etwa 13,5 Tage, HD 110067 d etwas mehr als 20,5 Tage, HD 110067 e knapp 31 Tage, HD 110067 f etwa 41 Tage und HD 110067 g etwa 54 Tage. Die Gleichgewichtstemperaturen bewegen sich zwischen 440 und 800 K. Die Bahnresonanzen der Planeten untereinander sind entsprechend 3:2 für die ersten vier Planeten zueinander und dann für die äußeren beiden 4:3. Da das System vermutlich sogar älter als das Sonnensystem ist und derartige Bahnresonanzen normalerweise nicht über längere Zeit stabil sind, schlagen die Forscher weitere Untersuchungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop vor. Dass der Stern mit der Spektralklasse K0 V verhältnismäßig hell ist, hilft für Folgeuntersuchungen der Atmosphären dieser Planeten. Die ungewöhnlichen Bahnresonanzen könnten auch helfen, den Entstehungsprozess von Planetenprozessen besser zu verstehen, da sich dieses Planetensystem mutmaßlich über längere Zeit ungestört entwickeln konnte und sich mit dem Wissen um die aktuellen Bahnen möglicherweise die Ausgangslage nachvollziehen lässt.
HD 11067 hat die Spektralklasse K0V mit einer Oberflächentemperatur von 5700°K, liegt in einer Entfernung von 106 Lichtjahren, weist eine visuelle Helligkeit von 8,43 Gröénklassen und besitzt 80% der Masse der Sonne, mit einer Unsicherheit von 4%. Das Alter wird auf 8,2 Milliarden Jahre geschätzt.
"Les hommes seront toujours fous; et ceux qui croient les guérir sont les plus fous de la bande." - Voltaire
Zur räumlichen Lage des Systems in der Milchstraße. HD 110067 gehört wie das Sonnensystem zum Orion-Arm und liegt fast genau im rechten Winkel "westlich" von unserer Sichtlinie auf das Zentrum der Milchstraße, Sgr A*, also ziemlich genau in der Richtung, in der es das Sonnensystem in gut 250 Millionen Jahren einmal umkreist (es sind etwas weniger als 10°, die der Winkel für eine exakte Übereinstimmung zu groß ist), liegt aber von uns auf gesehen gute 40 Winkelgrad oberhalb der galaktischen Ebene.
"Les hommes seront toujours fous; et ceux qui croient les guérir sont les plus fous de la bande." - Voltaire
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