KECK & GEMINI
Drei Exoplaneten auf einem Bild
von Stefan Deiters
astronews.com
13. November 2008

Mit Hilfe fortschrittlicher adaptiver Optiken ist es Astronomen mit dem Keck- und Gemini-Teleskop jetzt erstmals gelungen, ein Bild eines Mehrfach-Planetensystems zu machen, in dem gleich drei Planeten eine Sonne umrunden. Bei den Planeten, die auf der Aufnahme im nahen Infrarot deutlich zu erkennen sind, handelt es sich um Gasriesen, die massereicher sind als Jupiter.

Das System HR 8799 mit den drei entdeckten Planeten: Die Pfeile an den beiden äußeren Planeten geben die Bewegung über einen Zeitraum von vier Jahren an. Bild: Keck Observatory / Bruce Maciontosh [Großansicht]

Das neu entdeckte Planetensystem befindet sich um den jungen Stern mit Namen HR 8799, der rund 150 Lichtjahre von der Erde entfernt und etwa eineinhalb Mal so groß wie die Sonne ist. Die drei Planeten haben die zehn-, neun- und sechsfache Masse des Gasriesen Jupiter. Je weiter die Planeten von ihrer Sonne entfernt sind, desto masseärmer sind sie - genau wie bei den Gasriesen unseres Sonnensystems. Die Astronomen halten es durchaus für möglich, dass um HR 8799 noch weitere Planeten kreisen.

"Jedes Planetensystem, das bislang entdeckt wurde, war nicht mehr als eine kleine Störung in einer Kurve. Hier haben wir das erste Bild eines ganzen Systems", erläutert Bruce Macintosh vom Lawrence Livermore National Laboratory die Bedeutung der Entdeckung. Macintosh ist auch einer der Autoren einer Veröffentlichung, die heute in Science Express erschienen ist. "Wir haben seit acht Jahren versucht Planeten zu fotografieren - ohne Erfolg. Und hier haben wir gleich drei Planeten auf einem Bild."

Die meisten der bislang über 300 bekannten extrasolaren Planeten wurden mit indirekten Methoden nachgewiesen. Dabei sucht man meist nach einem leichten Wackeln eines Sterns, das durch den periodischen Umlauf eines Planeten verursacht wird. "Aber hier haben wir nun endlich ein Bild eines ganzen Planetensystems", so Macintosh. "Das ist ein Meilenstein bei der Suche und Einordnung von Planetensystemen um andere Sonnen."

Die Gasriesen in dem fernen System haben eine Entfernung von 24, 37 und 67 Astronomischen Einheiten von ihrem Zentralstern. Eine Astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung der Erde von der Sonne. Der äußerste der neu entdeckten Planeten befindet sich gerade am inneren Rand einer Scheibe aus Überresten der Sternentstehung, die vielleicht dem Kuiper-Gürtel ähnelt, der jenseits der Neptunbahn in einer Entfernung von etwa 30 Astronomischen Einheiten beginnt.

"Diese Staubscheibe um HR 8799 ist eine der massereichsten Staubscheiben um einen Stern im Umkreis von 300 Lichtjahren um die Erde", so Ben Zuckerman von der University of California in Los Angeles. In gewisser Weise, so die Astronomen, sei das ferne System eine vergrößerte Version unseres Sonnensystems - inklusive eines größeren und helleren Sterns.

Bei dem Zentralstern handelt es sich um einen hellen, bläulichen A-Stern. Solche Sterne wurden nicht oft nach Planeten abgesucht, da sie wegen ihrer Helligkeit einen recht ungünstiges Kontrastverhältnis zwischen den relativ dunklen Planeten und dem hellen Stern bieten. Allerdings verfügen größere Sterne auch über massereichere Scheiben aus Staub und Gas und können so massereichere Planeten mit größerem Abstand von ihrem Zentralstern entstehen lassen. Und diese sind dann wiederum leichter zu entdecken. Bei der Entdeckung um HR 8799 hat zudem geholfen, dass der Stern mit nur 100 Millionen Jahren noch sehr jung ist - genau wie seine Planeten, die deswegen noch mehr Wärme abstrahlen.

"Da wir diese Planeten direkt sehen, können wir ihr Licht vom Licht des Zentralsterns trennen und so spektroskopische Untersuchungen machen, die uns etwas über ihre Temperatur oder Zusammensetzung verraten", erläutert Macintosh. Und sein Kollege Travis Barmann vom Lowell Observatory ergänzt: "Der Vergleich der Daten mit Modellrechnungen von Atmosphären spricht dafür, dass alle drei Planeten über komplexe Atmosphären mit staubigen Wolken verfügen, die Wärme aufnehmen und wieder abgeben."

Die Planeten wurden mit Hilfe der adaptiven Optik am Keck- und am Gemini-Teleskop auf dem Mauna Kea auf Hawaii beobachtet. Durch die adaptive Optik lässt sich die Luftunruhe der Atmosphäre minimieren, wodurch Beobachtungen möglich werden, die fast denen von Weltraumteleskopen gleichen.

Für die Astronomen ist die Arbeit an HR 8799 noch nicht abgeschlossen: "Ich glaube, dass es in dem System noch mehr Planeten gibt, die wir noch nicht entdecken können", so Macintosh. "Eine Sache unterscheidet dieses Planetensystem schon jetzt von den meisten anderen: Hier liegen die Gasplaneten offenbar im äußeren Bereich - ganz so wie bei unserem Sonnensystem. Das lässt viel Raum im inneren Bereich für kleinere, erdähnliche Planeten, die aber viel zu kleiner sind, um sie heute aufspüren zu können."