Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: WeltderPhysik.de.

Der etwa 300 Lichtjahre entfernte Planet HD 106906b wurde von einem Team internationaler Wissenschaftler mithilfe des Magellan-Teleskops in Chile und unter Verwendung älterer Daten des Hubble-Teleskops entdeckt bzw. verifiziert. Die Umlaufbahn des Riesen mit der elffachen Masse des Jupiter liegt sehr weit vom Muttergestirn entfernt. Er umkreist seinen Stern in einer Entfernung von 650 Astronomischen Einheiten, das sind etwa 100 Milliarden Kilometer. Die Astronomen haben nun das Problem, dass keine der ihnen zur Verfügung stehenden Theorien der Entstehung von Planetensystemen eine so extreme Umlaufbahn erklären kann. Nach Berechnungen läuft in einem derartig großen Abstand von einem Stern die Verdichtung der ursprünglichen Gas- und Staubscheibe so langsam ab (wenn überhaupt), dass eigentlich kein Planet entstehen könnte. Außerdem scheint HD 106906b eine Art Entwicklungsvorsprung vor dem Rest des Planetensystems zu haben. Sein Stern ist erst etwa 13 Millionen Jahre alt und die Astronomen konnten nachweisen, dass er noch eine Gas- und Staubscheibe hat. Also scheint sich dort gerade ein Planetensystem zu entwickeln. Hätte sich der Planet im Inneren des Systems gebildet und wäre im Laufe der Zeit nach außen gewandert, dann hätte sich auch die Staubscheibe auflösen müssen.

Eine mögliche Lösung des Problems lautet, dass es sich bei dem aufgefundenen Planeten um einen verhinderten Stern handelt, einen so genannten Braunen Zwerg, der nie eine genügend große Masse hatte, um die Kernfusion zu zünden. Dann würde es sich bei dem Stern HD 106906 um ein Doppelsternsystem handeln. Der Erfahrung nach haben die Komponenten eines Doppelsternsystems allerdings ein Masseverhältnis von etwa 10 : 1. Die beiden Komponenten von HD 106906 haben ein Masseverhältnis von etwa 100 : 1 und widersprechen damit auch den Theorien zur Bildung von Doppelsternsystemen.

Die Astronomen kenne bereits einige Systeme, die nur schwer in ihre Theoriegebäude passen, allerdings ist HD 106906 b die bisher härteste Nuss. Derzeit wird von den Wissenschaftlern trotz aller Widersprüche die Doppelsternhypothese favorisiert.

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Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESO.

Das Forscherteam mit Beteiligung der Universitäten in Göttingen und Dresden verwendete für seine Analysen Doppler-Spektren vom sehr erfolgreichen und bekannten Planetensucher HARPS in La Silla/Chile sowie von weiteren Spektrografen am VLT in Paranal/Chile, am Keck-Teleskop auf Hawaii und am Magellan-Teleskop, ebenfalls in Chile. Das Messprinzip dabei ist, dass an der durch den Dopplereffekt verursachten Verschiebung der Spektrallinien die Radialgeschwindigkeit des Sterns erkennbar wird. Planeten sorgen bei ihren Umkreisungen des Sterns dafür, dass die gemessene Radialgeschwindigkeit sich minimal verändert. Daher kann man aus dem Verlauf der Geschwindigkeitsmessungen auf die Masse und Umlaufbahn der Planeten eines Sterns schließen.

Je länger der Zeitraum ist, in dem solche Beobachtungen durchgeführt werden, umso mehr Daten werden also gewonnen und um so mehr Planeten, vor allem mit längeren Perioden können entdeckt werden. So wurden jetzt bei Gliese 667C, einem kleinen Stern mit etwa einem Viertel der Sonnenmasse mindestens vier bislang unbekannte Planeten entdeckt. Diese tragen die systematischen Bezeichnungen Gliese 667Ce bis Gliese 667Cg (667Cb bis Cd waren bereits früher bekannt).

Zusätzlich gibt es Hinweise auf einen siebten Planeten in diesem System. Ob dieser allerdings tatsächlich existiert, hängt von den Umlaufbahnen der anderen Planeten ab. Das gemessene Signal kann zum einen durch einen Planeten erklärt werden, wenn alle Planeten des Systems kreisförmige Umlaufbahnen haben, wenn diese Umlaufbahnen aber elliptisch sein sollten, wäre kein siebter Planet als Erklärung nötig. Um das sicher zu bestimmen werden weitere Messungen nötig sein. Derzeit lässt sich der Status von Gliese 667Ch nicht sicher bestimmen.

Alle Planeten von Gliese 667C sind sogenannte Super-Erden, ihre gemessenen Minimalmassen liegen zwischen 2,6 und 5,6 Erdmassen. Da die Neigung des Systems gegenüber unserer Blicklinie unbekannt ist, lässt sich die exakte Masse nicht bestimmen. Dynamische Analysen des Systems zeigen allerdings, dass die Planetenmassen maximal etwa doppelt so groß sein können, da das System sonst instabil wäre. Insgesamt handelt es sich hierbei um ein dicht gepacktes Planetensystem – wenn der siebte Planet existiert, wären alle stabilen Umlaufbahnen besetzt, lediglich weiter außen wäre noch Platz für weitere Planeten. Das alles in einem Bereich, der nur wenig über die Umlaufbahn des Merkur hinausragen würde.

Besonders interessant sind dabei die Planeten c, e und f. Sie liegen definitiv in der habitablen Zone des Sterns, dass heißt, dass sie flüssiges Wasser beherbergen könnten und damit Leben, wie wir es kennen. Wegen der Ungenauigkeit der Orbitbestimmung des äußeren Planeten d ist bei diesem nicht sicher, ob er vielleicht mit großem Treibhauseffekt auch noch in diese Kategorie fallen könnte. Auf jeden Fall ist aber die Entdeckung von drei Planeten in der habitablen Zone eines Sterns eine absolute Premiere.

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• Exoplaneten in der habitablen Zone

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Steward Observatory Mirror Lab (University of Arizona).

Es handelt sich nämlich um einen seitlich der Achse anzubringenden Spiegel mit einem Durchmesser von 8,40 m. Das Giant Magellan Telescope (GMT) soll sechs solche Spiegel im Kreis um die optische Achse erhalten, die quasi seitliche Sektoren eines Paraboloiden darstellen. Der Schliff erfolgte mit einer Genauigkeit von 19 Nanometern und damit mit etwa einem Zwanzigstel der Wellenlänge violetten Lichts. In der Mitte der Spiegelgruppe wird zudem ein Parabolspiegel mit einem Loch im Zentrum angebracht. Zusammen ergibt sich ein Spiegel mit einer lichtsammelnden Fläche von mehr als 380 m².
Zur Herstellung des Spiegels wurden 20 t Glas geschmolzen und auf eine wabenförmige Struktur gegossen. Diese drehte sich langsam um ihre Symmetrieachse, wodurch das Glas zu einem monolithischen Block mit einer parabelförmigen Oberfläche erstarrte. Danach wurde die gewünschte Form durch Schleifen mit einer besonders feinen Paste und einer Vielzahl von Kontrollmessungen gewonnen. Dies muss nun noch 5 Mal wiederholt werden. Die Herstellung des siebenten Spiegels läuft prinzipiell genauso ab, nur muss eine leicht andere Form geschliffen werden.

Das Giant Magellan Telescope ist ein Gemeinschaftsprojekt von Einrichtungen in den USA, in Australien und Südkorea. Außerdem ist auch Chile beteiligt, da das Teleskop hier in der Atacama-Wüste auf dem Cerro Las Campanas, in rund 2.500 Metern Höhe über dem Meeresspiegel, gebaut wird. Diese Region in Chile gilt als besonders guter Standort, weil die Luft hier sehr trocken ist und auch selten Bewölkung auftritt. Zudem gibt es kein störendes Streulicht von menschlichen Siedlungen oder Industriebetrieben. Man rechnet mit etwa 300 idealen Beobachtungsnächten pro Jahr.

Das von den Sternen parallel einfallende Licht wird dann von jedem Hauptspiegel auf je einen in einem Ausleger angebrachten Fangspiegel reflektiert. Von hier aus gelangt es durch das Loch im zentralen Spiegel in den Beobachtungsbereich, in dem verschiedene Instrumente mit lichtempfindlichen CCD-Chips betrieben werden können. Dazwischen können außerdem verschiedene Filter in den Strahlengang gebracht werden, die nur bestimmte Spektralbereiche passieren lassen. Das Teleskop wird zudem mit adaptiven Elementen ausgestattet, welche geringe Luftbewegungen ausgleichen können.

Der Bau des GMT wurde Anfang 2009 beschlossen, bereits 2005 wurde ein erster Spiegelrohling gegossen. Dieser sollte eigentlich 2010 fertig sein. Im März 2012 begannen die Arbeiten am Cerro Las Campanas in Chile, die Fertigstellung des etwa 700 Millionen US-Dollar teuren Teleskops ist für 2019 geplant. Ebenfalls in der chilenischen Atacama-Wüste befinden sich mehrere Teleskope der Europäischen Südsternwarte ESO.

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• Giant Magellan Telescope

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