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Autor: Günther Glatzel / 29. April 2011, 10:33 Uhr

Exoplanet 55 Cancri e ist exotischer als gedacht

Dies konnte durch eine Neuauswertung von Messdaten sowie eine präzise Nachmessung mit dem kleinen Weltraumteleskop MOST nachgewiesen werden.

Quelle: University of British Columbia
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Jason Rowe, NASA Ames and SETI Institute und Prof. Jaymie Matthews, UBC

Sonne mit Erde und Jupiter sowie 55 Cancri A mit Exoplanet 55 Cancri e im direkten Vergleich
(Bild: Jason Rowe, NASA Ames and SETI Institute und Prof. Jaymie Matthews, UBC)
Demnach hat der Planet einen Durchmesser von etwa 21.000 Kilometern und damit die 1,6-fache Größe der Erde. Aus der Masse ließ sich zudem die Dichte bestimmen, die doppelt so hoch ist, wie die unseres Heimatplaneten. 55 Cancri e hat damit die höchste bisher bekannte Dichte eines Planeten.

Für einen Umlauf um seinen Stern, 55 Cancri A, benötigt der Exoplanet lediglich etwa 18 Stunden (17:41 h). Er bewegt sich dabei so dicht an seinem Stern, dass seine Oberflächentemperatur um 2.700 °C beträgt. Das Vorhandensein einer Atmosphäre wird deshalb ausgeschlossen.

Der Stern 55 Cancri A ist mit unserer Sonne in Spektraltyp, Größe und Alter vergleichbar und liegt nur etwa 40 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Krebs. Aufgrund seiner Nähe ist er bei freiem Himmel mit bloßem Auge erkennbar.

Der erste Planet bei diesem Stern konnte bereits 1997 nachgewiesen werden. Es folgte die Entdeckung zweier weiterer Planeten bis 2004 mit 55 Cancri e der vierte gefunden wurde. 2008 konnte sogar ein fünfter Planet nachgewiesen werden. Alle diese Entdeckungen geschahen auf der Grundlage des Doppler-Effekts.

Umläuft ein Planet einen Stern, so bewegt sich auch dieser auf einer leichten Kreisbahn um den gemeinsamen Schwerpunkt. Vergleichbar ist dies etwa mit dem sichtbaren Wackeln eines Hammerwerfers beim Schwungholen. Das vom Stern ausgesandte Licht wird dabei periodisch gestreckt und gestaucht, man spricht von Rot- und Blauverschiebung. Diese Wellenlängenveränderungen kann man für bekannte Spektrallinien sehr genau messen und damit die Taumelbewegung des Sterns bis auf einige Zentimeter pro Sekunde bestimmen.

Canadian Space Agency/MOST-Team

Das kleine Weltraumteleskop MOST
(Bild: Canadian Space Agency/MOST-Team)
Umlaufen mehrere Planeten einen Stern, so überlagern sich die Verschiebungen zu einer komplizierten Kurve. Aus dieser werden durch mathematische Methoden die Umlaufzeiten und vermuteten Massen der Begleiter berechnet. Eine Neuauswertung der Daten im vergangenen Jahr durch Rebekah Dawson vom Harvard-Smithsonian Institute for Astrophysics und Daniel Fabrycky von der Universität Kalifornien in Santa Cruz legte die Vermutung nahe, dass die Umlaufzeit des vierten Planeten deutlich kürzer sein könnte, als bis dahin angenommen. Daraufhin wurden Messungen mit dem kanadisch-US-amerikanischen Miniteleskop MOST (Microvariability and Oscillation of STars) vorgenommen.

Der am 3. Juni 2003 auf einer russichen Rokot-Trägerrakete gestartete MOST umläuft die Erde auf einer sonnensynchronen Bahn in etwa 820 Kilometern Höhe. Der nur 65 x 65 x 30 cm und 60 kg leichte Satellit ist mit einem 15-Zentimeter-Teleskop ausgerüstet, welches sein Licht auf 2 CCD-Chips mit je 1 MegaPixel lenkt. Da sich der Satellit sehr genau positionieren lässt und zur Erhöhung der Empfindlichkeit spezielle Technologien entwickelt wurden, lassen sich Schwankungen der Lichtintensität eines anvisierten Ziels mit einer Genauigkeit von 0,0001% feststellen. Damit kann die Verdunklung gemessen werden, die ein vor einem Stern vorbeiziehendes, nicht selbst leuchtendes Objekt wie ein Planet verursacht. Dieses Verfahren nennt man auch Transitmethode. Die Auswertung der Daten ergab eine Verdunklung um 0,02%, woraus die neue Größe des Planeten berechnet wurde.

An MOST beteiligt sind Wissenschaftler und Techniker vom Massachussetts Institute of Technology in Boston (USA), der University of British Columbia in Toronto (Kanada) sowie des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics der University of California in Santa Cruz.

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