VERY LARGE TELESCOPE
Neues Verfahren macht Begleiter sichtbar
von Stefan Deiters
astronews.com
20. Juni 2007

Die Beobachtung von leuchtschwachen Objekten in der Nähe eines hellen Sterns ist eine äußerst kniffelige Angelegenheit: Durch das helle Licht des Sterns wird der dunklere Begleiter in der Regel überstrahlt, wodurch es kaum möglich ist, mehr über das Objekt zu erfahren. Dabei wäre dies gerade interessant, kann es sich doch hier um extrasolare Planeten oder Braune Zwerge handeln. Ein Team von ESO-Astronomen hat nun aber eine Lösung parat. 

Das System AB Doradus A und C vor Anwendung der neuen Methode (oben) und danach.  Bilder: ESO [Großansicht]

Die Möglichkeit, leuchtschwache Objekte in unmittelbarer Nähe eines deutlich helleren Sterns zu beobachten, ist von besonderem Interesse, wenn man sich für die direkte Abbildung von extrasolaren Planeten interessiert: Von der Erde aus gesehen sind die fernen Planeten nämlich in der Regel so dunkel, dass sie von ihrer Sonne vollkommen überstrahlt werden. Ähnliches gilt für sogenannte Braune Zwerge, also Sterne, die nicht genügend Masse haben, um das nukleare Feuer in ihrem Inneren zu zünden. Und um etwas mehr über die Objekte zu erfahren, muss man den Planeten oder Braunen Zwerg nicht nur abbilden, sondern auch ein Spektrum aufnehmen - was noch schwieriger ist.

Doch Abhilfe ist in Sicht: Der Astronom Niranjan Thatte hat mit Kollegen ein Verfahren entwickelt, das genau bei solchen Fällen helfen kann: Die Grundlage der neuen Methode ist die Tatsache, dass sich die Position der beobachteten Strukturen, die mit dem Stern selbst oder mit Abbildungsfehlern des Teleskops in Zusammenhang stehen, mit der Wellenlänge ändert - jedoch nicht die Position des leuchtschwachen Begleiters. Ein Phantomplanet, der nur durch einen Darstellungsfehler bei der Beobachtung entsteht, erscheint beispielsweise im roten Licht betrachtet an einer anderen Stelle als wenn man das System im blauen Licht beobachtet. Ein reales Objekt ist immer an derselben Stelle - egal in welchem Wellenlängenbereich man es beobachtet.

Durch eine Beobachtung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen und Bestimmung von Spektren und Position kann man somit feststellen, welche Objekte sich ändern und was immer an der gleichen Stelle bleibt. Letzteres muss dann das gesuchte leuchtschwache Zielobjekt sein. Möglich ist dies beispielsweise mit dem Spektrographen SINFONI am Very Large Telescope der ESO. Obwohl die Methode schon vor fünf Jahren erstmals vorgeschlagen wurde, hatte bislang noch keiner versucht, auf diese Weise das Spektrum eines lichtschwachen Objektes aufzunehmen.

"Wir haben die neue Methode verwendet, um mehr über ein sehr kleines stellares Objekt herauszufinden, das etwa die doppelte Größe des Jupiter hat: AB Doradus C. Was wir herausgefunden haben, war sehr überraschend", erzählt Thatte. Mit SINFONI und dem neuen Verfahren konnten die Astronomen erstmals ein reines Spektrum von AB Doradus C aufnehmen, das frei war von Licht des helleren Begleiters und alle Informationen für eine komplette Klassifizierung enthielt. Die Beobachtungen führten zu einer neu bestimmten Temperatur des Objektes - eine die sich deutlich von der unterschied, die Teile des Teams vor zwei Jahren bestimmt hatten.

AB Doradus ist ein Vierfachsystem und besteht also aus zwei Paaren. Es liegt 48 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Schwertfisch. AB Doradus A ist der junge Hauptstern der Gruppe. Er hat einen leuchtschwachen Begleiter AB Doradus C in nur drei Astronomischen Einheiten Entfernung, also in der dreifachen Entfernung der Erde von der Sonne. In unserem Sonnensystem würde AB Doradus C im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter liegen.

AB Doradus C wurde erstmals 2005 aufgenommen. Im gleichen Jahr wurde auch das zweite Paar des Systems AB Doradus Ba und Bb entdeckt, das 133 Astronomische Einheiten von AB Doradus A entfernt ist. AB Doradus A hat ungefähr 85 Prozent der Masse unserer Sonne, der Begleiter C hat nur etwa zehn Prozent der Masse von A und ist damit ein kühler Roter Zwerg.

Rote Zwerge sind für Astronomen deswegen interessant, weil sie mit ihrer Masse im Grenzbereich zu den Braunen Zwergen liegen. AB Doradus C hat eine Masse von 93 Jupitermassen. Wäre er nur ein wenig masseärmer, wäre er ein Brauner Zwerg. So aber wird sich AB Doradus C im Inneren langsam weiter aufheizen und in etwa einer Milliarde Jahren heiß genug sein, um die nuklearen Fusionsprozesse zu zünden.

Frühere Beobachtungen hatten ergeben, dass AB Doradus C kälter ist, als er eigentlich für ein Objekt dieser Masse und mit diesem Alter sein sollte (astronews.com berichtete). Das hatte unter Astronomen für Unruhe gesorgt, weil die Messwerte einer als recht gesichert geltenden Theorie über massearme Sterne so deutlich widersprachen. Doch dank der neuen Beobachtungen sind die Sorgenfalten der Astronomen wieder verschwunden: Mit einer Temperatur von rund 3.000 Grad und einer Leuchtkraft von etwa einem Tausendstel unserer Sonne, hat der Stern exakt die Werte, die die aktuellen Modelle für einen 75 Millionen Jahre alten Stern mit neun Prozent der Sonnenmasse vorhersagen.

Da AB Doradus C der einzige Stern seiner Art ist, für den eine exakte Masse bekannt ist, war die genaue Bestimmung der Temperatur extrem wichtig, um damit die Modelle zu überprüfen. Zukünftig kann man nun nämlich die Modelle verwenden, um die Masse eines Sterns vorherzusagen, sobald seine Temperatur und Helligkeit bekannt sind.