Erstmals Direktaufnahmen von Exoplaneten gelungen

Astronomen ist ein Meilenstein in der Erforschung von Exoplaneten gelungen. Gleichzeitg haben zwei Astronomenteams insgesamt 4 neue Exoplaneten um 2 Zentralsterne photografisch nachweisen können, mit Hubble und dem Keck-Observatorium.

Ein Beitrag von Michael Johne. Quelle: Keck-Observatorium.

3 neue Exoplaneten bei HR 8799
Das neue extrasolare Planetensystem befindet sich um den jungen Stern HR 8799. Dieser Stern ist ca. 130 Lichtjahre (= 39 Parsec) von der Sonne entfernt und ungefähr 1,5 Sonnenmassen schwer. Mit einer Helligkeit von 6,0 mag befindet es sich im Sternbild Pegasus (RA = 23h 07m 28.7s; Dec = 21° 07` 03.3“; J2000). Sein Spektraltyp ist A5V mit einer effektiven Oberflächentemperatur von ca. 7.400 Kelvin. Sein Alter wird auf nur 60 Millionen Jahre geschätzt.

Die 3 neuentdeckten Exoplaneten sind jeweils 10, 9 und 6 Mal schwerer als Jupiter (beginnend mit den innersten Planeten dieses Systems). Ihre Entfernungen zum Zentralstern liegen bei 27, 34 und 67 Astronomische Einheiten. Die Größe und Masse der Planeten sinkt dabei mit abnehmender Entfernung vom Zentralstern. Genau dies ist auch in unserem Sonnensystem beobachtbar: Jupiter, der schwerste Planet, kommt an erster Stelle und danach sinken die Masse und Größe der weiteren Gasplaneten Saturn, Uranus und Neptun.

Und dort könnte es noch weitere Planeten geben, die die Wissenschaftler noch nicht entdeckt haben. “Jeder extrasolare Planet wurde bisher mit der Radialgeschwindigkeitsmessung entdeckt. Die neue Entdeckung ist nun das erste Bild eines ähnlichen Systems,” erläuterte Bruce Macintosh, ein Astrophysiker am Lawrence Livermore National Laboratory und ein Autors der zugehörigen Publikation vom 13. November (siehe Quellen). “Wir haben bisher 8 Jahre lang erfolgslos versucht, Planeten abzubilden und nun haben wir Bilder von drei Planeten auf einmal. […] Dies ist ein Meilenstein in der Suche und der Charakterisierung von Planetensystem um fremde Sterne.”

Die neuen Planeten wurden ausgiebig mit beiden Teleskopen Keck und Gemini unter dem wichtigen Einsatz der Adaptiven Optik untersucht. Adaptive Optik bietet den Astronomen eine sehr gute Möglichkeit, atmosphärische Störungen wie Temperaturschwankungen oder Luftunruhen zu minimieren. Diese würde sonst die Auflösung und die Detailtiefe von astronomischen Aufnahmen stark beeinträchtigen.

Verwendete und weiterführende Quellen:
– Keck-Observatorium: Astronomers Capture First Images of Newly-Discovered Solar System
– Gemini-Observatorium: Gemini Releases Historic Discovery Image of Planetary “First Family”
– Jean Schneider`s Extrasolar Planets Encyclopaedia: Notes about HR 8799
– Preprint: Direct Imaging of Multiple Planets Orbiting the Star HR 8799 – Preprint von S. Marley: Seeing is Believing

1 neuer Exoplanet bei Fomalhaut
Neben der Aufnahme durch die beiden Teleskope des Keck-Observatoriums hat nun auch zeitgleich NASA`s Hubble Space Telescope einen Schnappschuss eines weiteren extrasolaren Planeten um einen fremden Stern machen können.

Die Masse des fotografierten Planeten wird auf nicht mehr als 3 Jupitermassen geschätzt. Anhand der gemachten Aufnahmen wird eine Entfernung von ca. 115 AE geschätzt. Dies entspricht einer Umlaufzeit von 872 Jahren. Diese Umlaufzeit stellt im Verhältnis zur Planetenmasse einen neuen Rekord dar. Es wurden zwar schon einige wenige Objekte entdeckt, die eine noch größere Umlaufzeit aufweisen. Leider ist ihre Objektmasse aber derart hoch, dass sie vermutlich nicht mehr als Planeten, sondern als Braune Zwerge gelten.

Der Planet umrundet den bekannten Stern Fomalhaut. Er ist der Hauptstern des Sternbilds „Südlicher Fisch“ (latein: Piscis Australis; RA = 22h 57m 39s, -29° 37` 20“, J2000). Fomalhaut ist ca. 25 Lichjahre (= 7,7 Parsec) von der Sonne entfernt. Mit 1,16 mag kann er problemlos mit bloßem Auge beobachtet werden. Der Stern ist dabei doppelt so schwer und so groß wie die Sonne und mit 0,2 Milliarden Jahre ein sehr junger Stern.

Fomalhaut ist ein exzellenter Kandidat für die Jagd nach fernen Planeten. In den frühen 80er Jahren hatte NASA`s Infrared Astronomy Satellite, IRAS, einen Infrarot-Überschuss entdeckt, der auf eine Staubscheibe hinwies, wie man später feststellte.
Im Jahr 2004 konnte der Koronagraph der High Resolution Camera von Hubble`s Advanced Camera for Surveys eine hochauflösende Aufnahme der Staubscheibe machen, die alle anderen Aufnahmen von Fomalhaut übertraf. Sie zeigte klar und deutlich die inneren Regionen der Staubscheibe. Die Scheibe verhielt sich eher wie ein Ring – deswegen sprechen auch einige Quellen von einem so genannten Staubring. Diese große Staubscheibe kann dabei mit dem Kuiper-Gürtel unseres Sonnensystem verglichen werden, welcher das Sonnensystem eingrenzt und eisige Kleinplaneten enthält.

Hubble-Astronom Paul Kalas und seine Teamkollegen von der University of California vermuteten schon im Jahr 2005, dass der Staubring von Fomalhaut durch einen möglichen Planeten gravitativ gestört wird. Paul Kalas und sein Team führten auch die Aufnahmen am Hubble Space Telescope bereits im Jahr 2004 aus. Zu dieser Zeit vermerkten sie einige helle Lichtquellen in der Staubscheibe als mögliche Planetenkandidaten. Eine spätere Untersuchung im Jahr 2006 zeigte schließlich, dass eine der Lichtquellen seit 2004 ihre Position relativ zu Fomalhaut und innerhalb der Staubscheibe geändert hat. Anhand des Anteils der Ortsveränderung konnte mit Hilfe der Keplerschen Gesetze ein 872 Jahre langen Orbit zurückgerechnet werden.

Während der letzten 10 Jahre ist die Erforschung von fernen Planeten zu einem bedeutenden Zweig geworden. Es sind nun mehr als 320 ferne Planeten bekannt. Die meisten wurden mit der Radialgeschwindigkeitsmessung entdeckt. Obwohl diese Suchmethode sehr erfolgreich ist, hält sie die Entdeckung doch einem gewissen Rahmen: Nur Gasplaneten mit einem sehr nahen Abstand zum Stern können entdeckt werden. Mit den neuen Entdeckungen der Exoplaneten um HR 8799 und Fomalhaut zeigt sich aber ganz deutlich, dass es auch anders gehen kann: Gasplaneten mit einem sehr weiten Orbit.

Verwendete und weiterführende Quellen:
– Presse-Veröffentlichung auf HubbleSite: Hubble Directly Observes Planet Orbiting Fomalhaut
– Jean Schneider`s Extrasolar Planets Encyclopaedia: Notes about Fomalhaut
– Preprint: Optical Images of an Exosolar Planet 25 Light-Years from Earth – Preprint von S. Marley: Seeing is Believing

Raumcon:

• Exoplaneten-Thread ab 13. November
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