Die Forscher analysierten die Zusammensetzung und Struktur ferner Exoplaneten mithilfe statistischer Tools. Die Analyse zeigt, woraus genau der Planet besteht: aus einem irdischen Typ, einem sauberen Gestein oder einer Wasserwelt. Je größer der Planet ist, desto mehr Wasserstoff und Helium sind um ihn herum.
Gibt es eine zweite Erde im Weltall? Das Verständnis extrasolarer Planetensysteme nimmt zu, wenn neue Technologien nach immer weiter entfernten Objekten suchen. Bisher sind sich Wissenschaftler der Existenz von 3.700 außerirdischen Welten außerhalb des Sonnensystems bewusst. Die Planetenmassen und -radien dieser Welten können verwendet werden, um ihre durchschnittliche Dichte zu bestimmen, jedoch nicht die genaue chemische Zusammensetzung und Struktur.
Mögliches Exoplanetenmodell mit steinigem Kern und gasförmiger Atmosphäre
Wissenschaftler verwendeten Datenbanken und statistische Werkzeuge, um Exoplaneten und ihre Atmosphäre zu charakterisieren. Außerirdische Welten sind weit verbreitet und von einer flüchtigen Schicht aus Wasserstoff und Helium umgeben. Durch direkt gemessene Informationen konnte die genaue Struktur jedoch nicht bestimmt werden, da unterschiedliche Zusammensetzungen zu gleichen Massen und Radien führen können. Daher beschlossen die Forscher auch, die vorgeschlagene innere Struktur, Temperatur und reflektierte Strahlung in 83 der 3700 bekannten Planeten zu untersuchen, für die sie die genauen Massen und Radien ermittelten.
Ein mögliches Modell von Exoplaneten mit einem steinigen Kern und einer gasförmigen Atmosphäre. Mithilfe der Datenbank der entdeckten Exoplaneten konnte festgestellt werden, dass jede theoretische Planetenstruktur einen Schwellenradius aufweist - einen Planetenradius, über den keine Planeten mit einer bestimmten Zusammensetzung existieren. Ein wichtiger Faktor bei dieser Definition ist die Anzahl der Elemente in der Gasschicht, die schwerer als Helium sind, der Prozentsatz an Wasserstoff und Helium und die Verteilung der Elemente in der Atmosphäre.
Supererden und Mini-Neptune
Es stellte sich heraus, dass Planeten mit einem Radius von bis zu 1,4-mal der Größe der Erde (6.371 km) in ihrer Zusammensetzung der Erde ähneln können. Welten mit einem Radius über dieser Schwelle sind mit einem höheren Anteil an Silikaten oder anderen leichten Materialien ausgestattet. Viele Planeten mit einem Radius über 1.6 Erde müssen zusätzlich zu ihrem felsigen Kern eine Schicht aus Wasserstoff oder Wasser aufweisen. Bei Radien über 2.6 Erde werden sie jedoch nicht zu Wasserwelten und sind von der Atmosphäre umgeben. Es wird angenommen, dass die Planeten oberhalb von 4 Erdradien gasförmig werden und zu 10% aus Wasserstoff und Helium bestehen (wie Uranus und Neptun).
Die Analyse bietet einen neuen Einblick in die Entwicklung und Vielfalt der Planeten. Eine besonders interessante Schwelle betrifft den Unterschied zwischen großen terrestrischen Planeten (Supererde) und kleinen Gas-Mini-Neptunen. Dieser Indikator ist in der Markierung von drei Erdradien.
