Lich – die erste und merkwürdigste Exoplanetenstube

…und das noch bei einem Pulsar!

Lich, oder mit den zwei Bezeichnungen PSR B1257+12 und PSR J1300+1240, ist ein durchschnittlicher Neutronenstern mit einer Masse von ungefähr 1,4 bis 1,5 Sonnenmassen. Damit wurde Lich wahrscheinlich bei einer Fusion zweier Weißer Zwerge gebildet, welche inzwischen schon seit mindestens einer Milliarden Jahre ein Neutronenstern ist. Das Besondere an ihm ist, dass bereits 1992 um ihn herum zwei Exoplaneten gesichtet wurden, ein weiterer Exoplanet noch nachträglich. Damit waren sie bevor 51 Pegasi, der später Helvetios genannt wurde, die ersten entdeckten Planeten um einen anderen Stern. Verrückter dennoch ist die Tatsache, dass es dort Planeten um einen Pulsar gibt, wobei man lange annahm, dass es keine Planeten um Pulsare geben könnte. Einer der Lich-Planeten ist ein Spezialfall: Lich b, Draugr, besitzt nur die doppelte Masse des Mondes ungefähr und ist damit immer noch der leichteste aller Exoplaneten. Willkommen bei diesem Betrag, es geht nun um Lich und seine Planeten!

Eine künstlerische Impression wie die Planeten von Lich und Lich selbst aussehen könnten. Bildquelle: https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpegMod/PIA08042_modest.jpg

Namensherkunft

Der Name Lich wurde vom Planetarium Südtirol für den Pulsar PSR J1300+1240 ausgewählt, dies geschah im Rahmen eines öffentlich ausgeschriebenen Wettbewerbs der IAU. Lich bezeichnet eine untote Figur, welche bekannt dafür ist andere Untote mit Magie zu kontrollieren. Der Name, oder der Begriff kommt aus dem Altenglischem líc oder līċ, was für Leiche steht. Die PSR (Pulsating Source of Radio „pulsierende Radioquelle“) Bezeichnung mit dem B nennt im Folgenden die Koordinaten am Himmel mit der Epoche von 1950 und die mit dem J die Epoche von 2000, welche also auch aktueller und akkurater ist.

Die Exoplaneten wurden vor den allgemeinen Bestimmungen, welche den sternnächsten Planeten b plus dem Sternsystem-Namen benennt und dann im Alphabet der Kleinbuchstaben (Minuskeln) hochzählt, dann mit A und alphabetisch so weiter benannt (also A=b, B=c, C=d, …).
Lich b, Draugr, referiert zu einer untoten Kreatur in der nordischen Mythologie.
Lich c, Poltergeist, ist der Name für ein übernatürliches Geschöpf, welches nervende, klappernde Geräusche machen soll und die Dinge in der Nähe magisch manipuliert.
Lich d, Phobetor, der, der einer der Söhne von der mystischen Gestalt des Somnus ist, erscheint in Träumen als Bösewicht oder Biest.

Entdeckung

Der Pulsar wurde am 9. Februar 1990 von Aleksander Wolszczan mit dem Arecibo Radioteleskop entdeckt. Lich wurde als Millisekundenpulsar erkannt, welcher eine Rotation von 6,22 Millisekunden aufweist. Jedoch wurden Schwankungen in der Regelmäßigkeit festgestellt, was zu weiteren Untersuchungen führte.

1992 veröffentlichte er und Dale Frail ein sehr bekannt gewordenes Paper in der Fachzeitschrift Nature in dem die Entdeckung von zwei Planeten bewies.
Mit verbesserten Methoden konnte ein dritter Planet 1994 nachgewiesen worden.

1996 wurde ein 100 Erdmassen großer vierter Planet entdeckt, welcher 40 AE entfernt den Heimatpulsar umkreist, allerdings wurde die Entdeckung nach einer Neuinterpretation im Jahr 2005 widerrufen und nun war von einem Kleinplaneten oder einem Kometen mit 0,2-facher Plutomasse die Rede. 2012 wurde dann gesagt, dass die Anomalien der Rotationsdauer des Lich-Pulsars inzwischen vollkommen mit drei Exopulsarplaneten erklärt werden können.

Es wird angenommen, dass Planeten die Ursache für die Rotationsanomalien sein müssten, denn sie verursachen mit ihrer Gravitationswirkung eine minimale Verlagerung des Schwerpunkts im Lich-System.

Entstehung

Das am weitesten verbreitete Modell für die Planeten um PSR J1300+1240 ist, dass sie das Ergebnis der Verschmelzung zweier weißer Zwerge mittels einer Kilonova waren. Die weißen Zwerge würden sich in einer binären Umlaufbahn befinden, wobei die Umlaufbahn langsam durch Gravitationswellen abfällt, bis der hellere weiße Zwergstern seine Roche-Grenze überschreitet. Als das Massenverhältnis groß genug war, würde der leichtere Begleiter gestört worden sein und eine Scheibe um den massiveren Begleiter gebildet haben. Der Stern würde dieses Material angereichert haben und dazu führen, dass seine Masse zunahm, bis er die Chandrasekhar-Grenze erreichte, in der er einen Kernkollaps erlab und sich in einen schnell rotierenden Neutronenstern, oder genauer gesagt, in einen Pulsar verwandelte. Nach der Explosion wäre die Scheibe um den Pulsar immer noch massiv genug gewesen (etwa 0,1 M (=Sonnenmasse)), um Planeten zu bilden, die wahrscheinlich terrestrisch gewesen wären, da sie aus dem Material eines Weißen Zwergs wie Kohlenstoff und Sauerstoff beständen.

Aus diesem Grund und der Tatsache, dass der Pulsar mit seiner harten Strahlung die Planetenoberfläche über diese Spanne von einer bis der Milliarden Jahre, nehme ich eine geringe Albedo (Rückstrahlvermögen), welche mit Kometen vergleichbar ist, an.

Das System

Lich ist dem Sonnensystem mit etwa 2310 Lichtjahren entfernt. Von der Erde aus gesehen liegt es im Sternbild der Jungfrau (Virgo), nahe des Sterns Vindemiatrix/Almuredin. Es beherbergt ein Millisekundenpulsar und 3 Planeten. Es ist nicht undenkbar, dass dieses System nicht doch noch ein Asteroidengürtel innehält. Die Planeten sind nach Lich, dem Pulsar, in der Reihe aufgelistet, wie nah sie dem Zentralgestirn Lich sind.

*S = SImyon; 92 S = -104,4 °C; 113 S = -80,3 °C

Lich

Lich ist ein gewöhnlicher Millisekundenpulsar mit einer ungefähren Masse von 1,4 Sonnenmasse. Damit liegt er an der Untergrenze der Neutronensterne. Er hat eine Oberflächentemperatur nach der planckschen Schwarzkörperstrahlung von 28 856 K, das ist ein intensives Blau, wobei viel mehr Licht im Ultraviolettem abgegeben wird. Wobei ein Stern mit einem Radius von nur ca. 10 bis 11 Kilometer im Radius nur wenig Licht abstrahlen kann. Das sind alles trotzdem gewöhnliche Werte für einen Neutronenstern, welcher so heißt, weil die Dichte und Druck im Inneren des Stern-Kollapsar so stark ist, dass die Atome und Protonen sich zu Neutronen in einem Prozess auflösen.

Draugr/Lich b

Draugr wurde 1994 am 22. April von Aleksander Wolszczan und Maciej Konacki durch die in diesem Fall vorherrschende „pulsar timing“-Methode, also dass durch die Unregelmäßigkeiten der Signale von den Pulsaren diese Planeten aufgemacht werden können, gefunden. Er hat keine bekannte Exzentrizität und umkreist Lich in einem Abstand von 28,2 Millionen Kilometer. Er besitzt nur eine Masse von 2 % bis 2,2 % der Erde und ist der masseärmste Planet überhaupt (Sonnensystem inkludiert).

Poltergeist/Lich c

Poltergeist ist, außer dass er um einen Pulsar kreist, eine recht gewöhnliche Supererde mit einer Masse von ungefähr 4,3 Erdmassen und umkreist Lich auf einer ziemlich genau bekannten Distanz von 53,7 Millionen Kilometer. Wüsste man die Masse von Lich genauer, so könnte man noch genauer berichten, denn die Umlaufszeit von Poltergeist weiß man zu 66 Tagen 13 Stunden und 0,3 Sekunden mit einer Ungenauigkeit von nur 8,64 Sekunden plus und minus. Poltergeist war zusammen mit Phobetor die ersten beiden jemals entdeckten Exoplaneten und das geschah am 22. Januar 1992. Im Dezember 2015 wurde dieser Planet auf Poltergeist bekannt.

Phobetor/Lich d

Phobetor wurde zusammen mit Poltergeist entdeckt und hat seinen Namen während der öffentlichen Ausschreibung/Wettbewerb durch die IAU (Internationale Astronomische Union) im Dezember 2015 benannt. Phobetor ist auch eine Supererde, jedoch mit etwa 3,9 Erdmassen etwas leichter als Poltergeist. Phobetor umkreist Lich in der Entfernung von etwa 69,7 Millionen Kilometer und hat eine Exzentrizität von 0,0252. Also ist die Apoapsis um 2,52 % größer als die mittlere Entfernung.

Quellen:

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