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Das reflektierte Licht von HD 189733b
Redaktion /
Pressemitteilung der ETH Zürich
astronews.com
27. Dezember 2007
Astronomen haben jetzt eine neue Methode vorgestellt, die es
erstmals erlaubt, das reflektierte Licht eines extrasolaren Planeten zu
beobachten und so den Planeten und dessen Umlaufbahn direkt zu vermessen. Der
mit dem neuen Verfahren beobachtete Exoplanet ist kein Unbekannter und dürfte
inzwischen zu den am besten erforschten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems
zählen. Trotzdem weiß man über ihn noch recht wenig.
Das Sterne-Planeten-System HD189733 nahe der
Halbmondphase, wenn die Polarisation des
reflektierten Lichtes ein Maximum erreicht.
Bild:
ETH Zürich, S.V. Berdyugina |
Wegen ihrer großen Entfernung können Planeten außerhalb unseres Sonnensystems
in der Regel auch mit dem besten Teleskop optisch nicht von ihren Muttersternen
separiert werden. Einem internationalen Forschungsteam, unter der Leitung von
Prof. Svetlana Berdyugina vom Institut für Astronomie der Eidgenössischen
Technischen Hochschule (ETH) Zürich, ist es nun erstmals gelungen, das sichtbare
gestreute Licht eines extrasolaren Planeten zu beobachten. Das internationale
Team von Astronomen stellte das Verfahren jetzt in einer Arbeit vor, die in der
Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters erschienen ist.
Bislang war die Bestimmung so genannter Exoplaneten meist nur auf indirektem
Wege möglich: Zum Beispiel untersucht man das Licht eines Sterns, erkennt, dass
dieser ein wenig wackelt, und schließt aus diesem periodischen Wackeln, dass in
der Nähe ein Planet mit einer entsprechenden Anziehungskraft vorhanden sein
muss. Das Forscherteam um Berdyugina machte sich nun die Polarisation von
reflektiertem Licht zu Nutze, um dem Exoplaneten direkt auf die Spur zu kommen.
Der untersuchte Exoplanet ist kein Unbekannter und liegt etwa 60 Lichtjahre
von der Erde entfernt im Sternbild Fuchs. Er umkreist den Zwergstern HD189733
so, dass er - von der Erde aus gesehen - bei jedem Umlauf vor dem Stern
durchzieht. Astronomen sprechen bei diesem Ereignis von "Transit". Der Exoplanet
mit Namen HD189733b wurde vor zwei Jahren entdeckt und - wie berichtet - bereits
mit verschiedensten Teleskopen untersucht.
Man wusste daher bereits, dass es sich bei HD189733b um einen "heißen
Jupiter" handelt, also um einen Gasplaneten, der sich extrem nahe um den
Mutterstern bewegt, wodurch sich seine Atmosphäre aufgrund der großen Hitze
ausdehnt. Anders als der Planet Jupiter, welcher die Sonne in zwölf Jahre einmal
umkreist, umrundet der Planet HD189733b seinen Mutterstern in etwas mehr als
zwei Tagen.
Die Astronomenteam um Berdyugina benutzte für ihre Beobachtungen das
ferngesteuerte 60-Zentimeter Teleskop auf der Kanareninsel La Palma, das der
Königlichen Schwedischen Akademie der Wissenschaften gehört und von finnischen
Wissenschaftlern modernisiert wurde. Die Wissenschaftler haben nun mit Hilfe des
Instrumentes polarimetrische Messungen des Sterns und seines Planeten
durchgeführt.
Reflektiertes Licht ist in der Regel polarisiertes Licht. Ähnlich wie eine
Polaroid-Sonnenbrille grelles, reflektiertes Sonnenlicht herausfiltert, hat das
Team von Wissenschaftlern durch die Messung von polarisiertem Licht das
schwache, vom Exoplaneten reflektierte Licht aus dem viel helleren Sternlicht
extrahiert. Dadurch konnten die Wissenschaftler nicht nur die Größe des
Exoplaneten und dessen Atmosphäre bestimmen, sondern zudem direkt die planetare
Umlaufbahn beschreiben.
Die Stärke der Polarisation hängt dabei vom jeweiligen Streuungswinkel ab.
Bei einem Winkel von 90 Grad ist das Licht am stärksten polarisiert. Die
Astronomen haben entdeckt, dass die Polarisation ein Maximum erreicht, wenn der
Planet von der Erde aus gesehen etwa halb - analog zu Halbmondphasen -
beleuchtet wird, was zweimal pro Orbit vorkommt. Aus der gemessenen Polarisation
ergibt sich, dass die Atmosphäre deutlich - mehr als 30 Prozent - grösser ist,
als der undurchsichtige Bestandteil des Planeten, der während den Transits
beobachtete wurde.
Wahrscheinlich besteht die Atmosphäre aus weniger als einem halben Mikrometer
großen Teilchen, wie zum Beispiel aus Atomen, Molekülen, vielleicht teilweise
auch Wassermolekülen, oder kleinen Staubteilchen. "Die polarimetrische
Entdeckung reflektieren Lichts von Exoplaneten eröffnet neue, weitreichende
Möglichkeiten zur Erforschung der physikalischen Eigenschaften ihrer
Atmosphären", zeigte sich Berdyugina überzeugt. "Außerdem können wir mehr über
die Radien und Massen und dadurch die Dichten der Planeten lernen, auch im Fall
von anderen Exoplaneten ohne Transits."
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