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Exoplanet um sonnenähnlichen Stern
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
5. August 2013
Astronomen ist es mithilfe des Subaru-Teleskops auf
Hawaii gelungen, den fernen jupiterähnlichen Planeten GJ 504b direkt zu
beobachten. Bei der jetzt vorgestellten Aufnahme handelt es sich um das erste
Bild eines Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. GJ 504b ist
zudem der bislang kälteste und wahrscheinlich auch der bislang masseärmste
direkt abgebildete Exoplanet.
Nahinfrarot-Falschfarbenbild
des jupiterähnlichen Planeten GJ 504b um den
sonnenähnlichen Stern GJ 504. Der Stern befindet
sich in der Bildmitte und sein Licht wurde
unterdrückt.
Bild: NAOJ |
Bislang wissen die Astronomen von der Existenz von mehr als 900 extrasolaren
Planeten, also von Planeten, die andere Sterne umkreisen als unsere Sonne. Fast
alle diese auch kurz Exoplaneten genannten Objekte konnten nur indirekt
nachgewiesen werden: entweder durch ihre Gravitationswirkung auf ihre
Zentralsterne oder weil sie bei einem sogenannten Transit regelmäßig einen
winzigen Bruchteil des Sternenlichts verdecken.
Würde ein hypothetischer außerirdischer Astronom mit einer dieser indirekten
Methoden unser eigenes Sonnensystem untersuchen, dürften ihm allerdings einige
wichtige Eigenschaften unserer Heimat im Kosmos entgehen. Insbesondere würde er
kaum etwas über die langsamen äußeren Planeten des Sonnensystems herausfinden.
Aus diesem Grund müssen auch irdische Astronomen auf zusätzliche Methoden
zurückgreifen, wenn sie um andere Sterne Planetensysteme ähnlich unserem eigenen
untersuchen wollen. Eine wichtige Rolle spielen dabei direkte Abbildungen der
Planeten solcher Systeme. Aus diesen lassen sich auch Informationen über die
Temperatur und einige Atmosphäreneigenschaften der beobachteten Planeten
ableiten. Würde es gelingen, ein direktes Exoplaneten-Spektrum aufzunehmen,
bekäme man sogar Informationen über die genauere chemische Zusammensetzung der
Atmosphäre.
Aus diesem Grunde sind Astronomen sehr daran interessiert, direkte
Abbildungsverfahren für Exoplaneten weiterzuentwickeln - als wichtiges Werkzeug
für den Nachweis und die Untersuchung ferner Planetensysteme, die unserem
eigenen Sonnensystem ähneln. Exoplaneten direkt abzubilden ist allerdings sehr
schwierig. Sterne sind ungleich heller als ihre Planeten, das typische
Helligkeitsverhältnis liegt bei eins zu einer Milliarde oder mehr. Bei
herkömmlichen Beobachtungsmethoden wird also ein Planet schlichtweg von seinem
Heimatstern überstrahlt.
Nur mit ausgefeilten technischen Tricks gelingt es überhaupt, die Planeten
auf solchen Abbildungen sichtbar zu machen. Dazu gehören Verfahren, mit denen
das Licht des Sterns mechanisch ausgeblendet wird (Koronografie) ebenso wie
Analyseverfahren, die mehrere Bilder des untersuchten Planetensystems in gerade
der richtigen Weise kombinieren, um Bildstörungen zu unterdrücken.
Nun ist es einer Astronomengruppe um Motohide Tamura vom japanisches
Nationalobservatorium (NAOJ) und der Universität Tokio, zu der auch mehrere
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) in Heidelberg
gehören, gelungen, der Charakterisierung ferner Planetensysteme, die unserem
eigenen ähneln, einen wichtigen Schritt näher zu kommen. Mit dem Subaru-Teleskop
auf Hawaii konnten die Forscher Infrarotbilder des jupiterähnlichen Planeten GJ
504 b gewinnen.
Der Stern GJ 504, der von dem Planeten umkreist wird, liegt rund 60
Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau. Der Abstand von GJ 504 b
zu seinem Stern beträgt das 44-fache des mittleren Abstands der Erde von der
Sonne. In unserem Sonnensystem entspräche das grob dem Abstand des Neptun von
der Sonne. Bei den jetzt vorgestellten Beobachtungen handelt es sich um die
erste Abbildung eine Exoplaneten, der einen sonnenartigen Stern umkreist.
Bisherige Planetenabbildungen waren nur um leuchtkräftigere Sterne gelungen.
Deren Planeten sind im Mittel deutlich massereicher und heißer und damit
einfacher aufzunehmen.
Abschätzungen der Masse von GJ 504 b beruhen auf Modellierungen des
Abkühlungsprozesses des Planeten seit seiner Entstehung. Sie hängen daher vom
Alter des Sterns und seiner Planeten ab. Die meisten der beteiligten Forscher
favorisieren für den Planeten ein Modell, das eine Masse von rund der dreifachen
Masse des Jupiter ergibt. Damit wäre GJ 504b auch der masseärmste aller bis
jetzt abgebildeten Exoplaneten.
Den Messungen nach ist GJ 504 b auf alle Fälle der kälteste bislang
abgebildete Planet. Da kältere Objekte mit Infrarotbildern schwieriger zu
erfassen sind als heißere, ist dies ein wichtiger Schritt hin zur Abbildung von
kühlen Objekten wie erdähnlichen oder noch kühleren Planeten in einem fernen
Planetensystem.
Die Entdeckung gelang im Rahmen des SEEDS-Projekts. SEEDS steht für
"Strategic Explorations of Exoplanets and Disks", was auf Deutsch etwa
"Systematische Erkundungen von Exoplaneten und Scheiben" bedeutet. Das
SEEDS-Beobachtungsprogramm befindet sich derzeit gerade bei der Hälfte seiner
Laufzeit. Bereits in dieser ersten Hälfte hat es beeindruckende Bilder zum einen
von Exoplaneten geliefert, zum anderen von den Scheiben aus Gas und Staub, die
junge Sterne umgeben und aus denen die Planeten dieser Sterne entstehen.
Das Max-Planck-Institut für Astronomie ist eines der Gründungsmitglieder der
SEEDS-Durchmusterung. "Wissenschaftler der Abteilung Stern- und
Planetenentstehung des MPIA verfügen über einen großen Erfahrungsschatz in
punkto Beobachtungsstrategien, Bildbearbeitung der für die Direktabbildungen
nötigen Hochkontrastaufnahmen und Modellierung der physikalischen Eigenschaften
von Exoplaneten", so MPIA-Direktor Thomas Henning. "Daher waren wir ein
naheliegender Partner für das SEEDS-Projekt – und wir freuen uns sehr, dass das
Projekt in den letzten Jahren so gute Fortschritte gemacht hat!"
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