Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie.

Die Entdeckung neuer Exoplaneten erfolgt fast immer über indirekte Verfahren. Nun ist es einem Team von Astronomen um den Japaner Motohide Tamura von der Universität Tokio gelungen, einen Exoplaneten direkt abzubilden. Es ist zwar nicht das erste Foto eines Exoplaneten, aber das erste eines solchen, der einen sonnenähnlichen Stern vom Typ G umkreist.

Die Aufnahmen gelangen mit dem Subaru-Teleskop auf Hawaii. Es handelt sich um Infrarotbilder, bei denen der Stern durch mechanische Verfahren und Verfahren der Bildbearbeitung eliminiert wurde, um den Planeten nicht zu überblenden. Bei dem Objekt handelt es sich um den jupiterartigen Planeten GJ 504 b, der den Stern GJ 504 umkreist. Der Planet bewegt sich in einem Abstand um seinen Stern, der das 44-fache des Abstandes Erde-Sonne beträgt. Er ist also ungefähr so weit von seinem Stern entfernt wie der Planet Neptun von der Sonne.

Es handelt sich nicht nur um das erste Foto eines Planeten bei einem sonnenähnlichen Stern, sondern auch um den leichtesten (die Forscher schätzen seine Masse auf etwa das Dreifache der Masse des Jupiter) sowie den kühlsten bisher abgelichteten Planeten. Das Letztere ist wichtig, da mit dieser Aufnahme ein weiterer Schritt in Richtung direkter Aufnahmen erdähnlicher Planeten gelungen ist. Die Astronomen streben als Ziel außerdem die direkte Abbildung von exoplanetaren Spektren an, die Aussagen über die chemische Zusammensetzung der Atmosphären zulassen.

Zu dem Team von Astronomen gehören auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie. Die Aufnahmen sind Teil der SEEDS-Durchmusterung (Strategic Exploration of Exoplanets and Disks), bei dem es um die Erforschung von Exoplaneten und protoplanetaren Scheiben geht, in denen sich Entwicklungsprozesse von Planeten abspielen.

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Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESO.

Nach wie vor ist eine der anspruchsvollsten Methoden, um Planeten zu entdecken, die direkte Abbildung. Die große Kunst besteht dabei darin, Planet und Stern klar voneinander zu trennen. Ein Stern überstrahlt die ihn umkreisenden Planeten deutlich und durch den geringen Abstand ist es kaum möglich, die beiden Objekte optisch voneinander zu trennen. Lediglich mithilfe von Weltraumteleskopen oder adaptiver Optik, die störende Einflüsse der Atmosphäre ausgleicht, kann man das erreichen. Auch dann sind nur wenige Planeten direkt abzubilden. Lediglich sehr große Planeten die in relativ großem Abstand um ihren Stern kreisen sind überhaupt sichtbar.

In diesem Massenbereich ist oft strittig, ob ein Objekt überhaupt ein Planet ist oder ein brauner Zwerg (also ein Objekt, dass erste Fusionsreaktionen ausführt und daher leuchtet, ohne aber zu einem vollwertigen Stern zu werden, der Wasserstoff fusionieren kann). Daher gibt es auch unterschiedliche Angaben, wie viele Planeten entdeckt wurden. Die Unterschiede schwanken von einem eng eingegrenzten Dutzend Exoplaneten, während andere Quellen rund 30 Objekte aufführen, von denen aber manch einer nach strikter Definition (nach der die Grenze bei etwa 13 Jupitermassen liegt) zu schwer für einen Planeten ist. Der neu entdeckte HD 95086b reiht sich als nahezu typischer Vertreter in diese Gesellschaft ein. Das besondere an HD 95086b ist, dass er mit vier bis fünf Jupitermassen einer der leichtesten Planeten ist, die direkt abgebildet werden konnten. Laut dem Entdeckungsteam handelt es sich möglicherweise sogar um den leichtesten bislang fotografierten Planeten. Bereits der allererste direkt fotografierte Planetenkandidat 2M1207b liegt in einem vergleichbaren Massenbereich, allerdings handelt es sich hierbei um ein Objekt, dass vermutlich eher wie ein Stern als wie ein Planet entstanden ist. Daher wird hier eher von einem Planemo (Objekt mit planetarer Masse) gesprochen, statt von einem Planeten.

Auf jeden Fall leichter ist sogar noch der Planet Formalhaut b. Dieser Exot zeichnet sich dadurch aus, dass seine Leuchtkraft von einer großen Staubmenge um ihn herum verstärkt wird, möglicherweise handelt es sich dabei auch um ein ausgedehntes Ringsystem. Aufgrund dieser Eigenschaft ist es tatsächlich kaum möglich, die genaue Masse des Planeten zu bestimmen. Sie liegt aber irgendwo im Bereich zwischen der Masse des Zwergplaneten Ceres und zwei Jupitermassen und damit noch deutlich unterhalb der jetzigen Entdeckung. Tatsächlich wurde also Formalhaut b noch nicht direkt aufgenommen, sondern lediglich der ihn begleitende Staub.

HD 95086 ist ein recht junger Stern, sein Alter wird auf 10-17 Millionen Jahre geschätzt, in einer Entfernung von etwa 300 Lichtjahren. Er ist rund 60% schwerer als die Sonne und daher sehr leuchtkräftig. Seine Umgebung ist nach wie vor staubreich, daher ist die Planetenbildung in diesem System möglicherweise noch nicht abgeschlossen. Der Planet HD 95086b bewegt sich in einer Umlaufbahn mit einem Radius, die dem 56-fachen des Sonne-Erde-Abstands entspricht. In unserem Sonnensystem würde er sich damit noch außerhalb der Plutobahn bewegen.

Aufgrund der großen Helligkeit des Sterns ist HD 95086b dennoch keine kalte Eiswelt. Trotz des großen Abstands soll er eine Temperatur von rund 700 °C besitzen. Damit könnten sich in seiner Atmosphäre zum Beispiel Wasserdampf oder Methan befinden. Damit ist HD 95086b ein guter Kandidat für die Untersuchung mit dem SPHERE-Instrument, das Ende diesen Jahres am VLT installiert werden soll. Als System zweiter Generation wird es die Leistungsfähigkeit des seit Jahren im Einsatz befindlichen NACO deutlich übertreffen, wenn es um die Beobachtung von Planeten geht. Eventuelle weitere Planeten im neu entdeckten System, die weiter innen kreisen, würden damit ebenfalls direkt sichtbar werden.

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Ein Beitrag von Roman Polak. Quelle: NASA.

Mithilfe von Cassinis Radarbildern konnte man nun erstmals einen Blick auf seine Oberfläche werfen, die sich unter den dicken Nebelwolken verbirgt. Die NASA veröffentlichte zwei Versionen dieser Bilder, ein Schwarzweiß- und ein künstlich eingefärbtes Bild. Mit Hilfe dieser Farben kann man sehen wie glatt bzw. rauh die Oberfläche des Titan ist. Somit wird es möglich feine Strukturen auf der Oberfläche zu erkennen.

Die Bedeutungen der Farben sind folgende: Grün steht für die glatten Oberflächen, Rosa für die kleinen oder großen Unebenheiten, der dunkle Fleck (rechte Seite des Bildes) stellt vermutlich einen Gebirgskamm oder Kanäle dar.
Das Gebiet, was hier auf den Foto abgebildet ist, befindet sich in der nördlichen Hemisphäre und ist ca. 300 Kilometer breit und 150 Kilometer lang. Das Bild ist allerdings nur ein Teil von einem großen Bilderstreifen den Cassini am 26. Oktober aufgenommen hat, der gesamte Bildstreifen zeigt ca. ein Prozent der Oberfläche. Während dieser Aufnahmen befand Cassini sich in einer Höhe von 1.200 Kilometer über der Oberfläche.

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