Heute hat die NASA ihre angekündigte “große Entdeckung” veröffentlicht. Es ist gelungen, einen extrasolaren Planeten direkt zu fotografieren!

Aber hatten wir das nicht schon mal? Richtig – Mitte September ging schonmal das “erste Bild” eines Exoplaneten durch die Medien (Ludmila berichtete). Und auch davor gab es schon einige “erste” Bilder – in meinem Beitrag “Bilder von Exoplaneten” habe ich damals schon über diese Problematik geschrieben.

Aber wo genau liegt den nun das Problem mit der Abbildung von Exoplaneten?

Nur ein heller Fleck

Bis jetzt fand man die meisten Exoplaneten indirekt – also ohne sie wirklich zu sehen. Man benutzte dazu z.B. die Tatsache, dass ein Stern mit einem Planeten ein kleines bisschen “wackelt”, weil der Stern vom Planet gravitativ beeinflusst wird. Dieses Wackeln kann man messen und man weiß sofort, dass dieser Stern einen Begleiter haben muss und kann auch die Masse einigermassen gut abschätzen. Ist der Begleiter klein genug, hat man einen Planeten entdeckt.

Bei der direkten Beobachtung ist das anders. Hier sieht man erstmal nur 2 Lichtpunkte die nahe bei einander stehen. Das kann in diesem Stadium noch alles mögliche sein. Um herauszufinden, ob es sich um einen Planeten handelt, muss man zuerst sicherstellen, dass der Stern und der potentielle Begleiter sich auch gemeinsam am Himmel bewegen. Denn bei dem “Planeten” könnte es sich ja auch um einen schwach leuchtenden Hintergrundstern handelt. Deswegen misst man die Eigenbewegung der beiden Objekte (was oft einige Jahre dauern kann) und hofft, dass sich beide auf die gleiche Art und Weise bewegen. Ist das der Fall, weiß man aber immer noch nicht, ob es sich um einen Planeten handelt oder beispielsweise einen braunen Zwerg. Dazu muss man die Masse des Objekts bestimmen. Nach der momentan gültigen Konvention unter den Astronomen darf ein Planet nicht mehr als dreizehnmal so schwer sein wie Jupiter.

Hat man allerdings nur die Informationen aus der direkten Fotografie, ist es sehr schwer, die Masse zu bestimmen. Man muss dazu die Bestandteile des Lichts analysieren, die der vermutete Planet aussendet. Dieses Spektrum kann dann mit Modellen verglichen werden aus denen sich die Masse bestimmen läßt (die meistens mit sehr großen Fehlern behaftet ist).

Hinzu kommt, dass man Planeten meistens am besten im Infrarot-Licht sieht. Es ist also einfacher, ihre Wärmeabstrahlung zu beobachten als den Planeten selbst, im optischen Licht. Auch deswegen sollte man bei vielen “direkten Beobachtungen” eher von “Thermalbildern” oder “Wärmebildern” sprechen, als einfach nur von “Bildern”.

Aber wie sieht das nun mit der “großen Entdeckung” der NASA aus?

Ein Planet bei Fomalhaut

Wie in der morgigen Ausgabe von Science zu lesen sein wird, hat ein Team um den amerikanischen Astronom Paul Kalas, einen Planeten beim Stern Fomalhaut direkt beobachtet.

Dort hatte man schon lange einen Planeten vermutet. Dieser Stern (der knapp 25 Lichtjahre entfernt ist) ist von einer großen Scheibe bzw. einem Ring aus Staub und Trümmern (Asteroiden) umgeben, wie man auf dieser Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops sehen kann (das Licht des Sterns wurde hier künstlich abgeschwächt um den Ring sichtbar zu machen):

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Bild: NASA/ESA

Verschiedene Anomalien in dieser Staubscheibe legten die Vermutungen nahe, dass sich dort ein Planet befinden könnte (Ludmila hat heute schon mehr zum Thema Planeten und Staubscheiben geschrieben). Und dieser Planet wurde nun scheinbar wirklich entdeckt!

Auf dieser Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops kann man ihn sehen:

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Bild: NASA/ESA

Dieser Planet leuchtet etwa eine Milliarde mal schwächer als der Stern – man kann sich also vorstellen, wie schwer es war, ihn zu finden. Deswegen dauerte es lange, bis man sich sicher war, das es sich um einen Planeten handelte. Aus Aufnahmen, die 2004 und 2006 gemacht wurden, konnte Paul Kalas feststellen, dass sich Stern und der vermutete Planet wirklich gemeinsam bewegen (siehe den Ausschnitt rechts unten):

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Kommentare (30)

  1. #1 student_b
    13. November 2008

    Nerdgasm!

    Mehr kann ich zu dieser aussergewöhnlichen Entdeckung nicht sagen.

  2. #2 Marcus
    13. November 2008

    Na, seid ihr nicht ein bisschen sehr euphorisch. Muss doch erstmal bestätigt werden. So wie es die reine Lehre will (*duck und weg*) “Nature News” (http://www.nature.com/news/2008/081113/full/news.2008.1224.html)
    kommt seiner journalistischen Pflicht da doch sehr viel besser nach, dort wird noch jemand präsentiert, der sich skeptisch zeigt (v.a. was das Planeten-System angeht). Wie überhaupt der ganze Ton nicht so euphorisch ist:

    “Two teams of astronomers are independently claiming to have the first ever images of planets in orbit around a star other than the Sun …”

    Und der Vertreter der gegenseite sagt:

    “These claims of direct imaging are “very exciting”, but are “no more definitive than all past claims”, says David Charbonneau, an exoplanet expert at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts. The claims are no more definitive because the planets’ masses are calculated indirectly, he explains.

    “If you believe the model and estimated ages, then these are planets,” says Drake Deming, an astronomer at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. But he adds, “The principal uncertainty here is in the model. We don’t have enough information about early planet formation to test it, and if you use a different model these could be brown dwarfs.”

    Okay, Wissenschaftler, lasst die Korken mal noch in den Flaschen und wartet schön auf die Betstätigung 😉

  3. #3 Florian Freistetter
    13. November 2008

    @Marcus: Ach, ein bisschen Euphorie muss auch mal sein.

    Aber du hast natürlich recht. So wie Deming das in dem Zitat gesagt hat, ist die Massebestimmung, die nur über Modelle erfolgen kann, immer der kritische Punkt. Und meines Wissens nach gab es noch kein Exoplanetenbild, wo nicht über die Modelle diskutiert wurde. Die Einwände kommen dann meistens von der Konkurrenz – so wie hier von Charbonneau, der ja im Sommer selbst das “erste” Exoplanetenbild für sich reklamiert hat (und auch da gab es Einwände). Ich bin mir sicher, auch meine Kollegen hier in Jena (die auch zwei “erste” Bilder gemacht haben), haben dazu noch einiges zu sagen 😉

    Was mich persönlich am Fomalhaut-Planeten optimistisch stimmt, ist der Zusammenhang mit der Scheibe (auf diesem Gebiet arbeite ich ja selber). Aus dynamischen Simulationen weiß man ja, dass dort ein Planet (mit entsprechender Masse) sein sollte. Und wenn man jetzt auch noch ein Ding findet, das aussieht wie ein Planet… 😉

    Natürlich muss man sich die Veröffentlichungen nochmal genau ansehen (das werd ich auch tun) – aber im Moment freue ich mal über die Bilder, die, auch wenn sie noch nicht 100%ig bestätigt sind – der zukünftigen Forschung wichtige Impulse geben werden.

    Und da ich Moment leider sowieso ziemlich stark erkältet bin, steht mir der Sinn eh nicht nach Champagner 😉

  4. #4 Marcus
    13. November 2008

    @Florian
    och so ein Gläschen soll doch auch gegen Schnupfen helfen … sicher steht das irgendwo…

    Mir war das nur aufgefallen, wie zurückhaltend der Newsservice von Nature das formuliert. Wär´s in Nature veröffentlicht worden, hätte der Science Newsservice das wohl so ähnlich verfasst. Die alten Rivalen. Kommt mir zumindest so vor, als könnte man es in jeder Zeile spüren.

  5. #5 Marcus
    13. November 2008

    schön auch ganz am Schluss, wo Charbonneau eigentlich zugeben muss, dass es doch verdammt gut aussieht für die Science-Paper, aber nein:

    “But he and Deming agree it’s too early to declare these images the first, historic images of worlds beyond our Solar System.”

  6. #6 ali
    14. November 2008

    Die NASA hat das Auge Saurons fotografiert?

  7. #7 Anhaltiner
    14. November 2008

    Ich finde die Bilder gigantisch.

  8. #8 Fischer
    14. November 2008

    @ali: Auf den Kommentar hab ich die ganze Zeit gewartet…

    @ Florian: Gibt es denn schon Spektren von den Dingern? Damit könnte man sehr schnell sehen, ob das z.B. Hintergrundsterne sind.

  9. #9 Ronny
    14. November 2008

    Selbst wenn es keine Exoplaneten sind, die Leistung sowas zu fotographieren fasziniert mich immer, schon allein die Tatsache tonnenschwere Teleskope so genau zu positionieren, dass man eindeutig ein ‘wackeln’ einer 25LJ entfernten Sonne detektieren kann ist irre.
    Nur schade dass wir nicht schnell mal vorbeischauen können.

    Was mich nur wundert ist die Tatsache, dass es überhaupt so schwach leuchtende Sterne innerhalb der Milchstraße gibt die jetzt als Planet mißinterpretiert werden könnten.

    @ali, wir könnten ja als Name Mordor vorschlagen :)
    Es ist irgendwie seltsam, dass Wissenschaftler sich oft als Wissende bezüglich Fantasieliteratur outen (Herr der Ringe, Terry Pratchett) aber bei weltlichen Fantasien (Homöopahi usw.) nicht mitmachen.

  10. #10 ali
    14. November 2008

    @Fischer

    Ich habe ja sonst nichts beizutragen 😉

  11. #11 Fischer
    14. November 2008

    @Ronny: Das mag daran liegen, dass bei Herr der Ringe und Co. ganz fett “Roman” draufsteht. Oder “fiction”, oder ne andere Variante von isjavollgarnichwahr.

    Wissenschaftler schätzen sowas. Wenn sich die Homöopathen sich derartiger Ehrlichkeit befleißigen würden, hätten wir sie auch wieder lieb.

  12. #12 florian
    14. November 2008

    @Fischer: Also von Spektren weiß ich noch nichts – man hat aber bei allen 4 “Planeten” die gemeinsame Bewegung mit dem Stern nachgewiesen. Der Planetenstatus hängt jetzt also nur noch an der Masse – und die ist eben modellabhängig. Hier sinds aber Sonderfälle: Fomalhaut hat die Scheibe, die die Masse eines Planeten zusätzlich einschränkt. Und bei HR8799 sieht man 3 Objekte die sich mit dem Stern bewegen. Von der Entstehungsgeschichte der Himmelskörper wäre es sehr unwahrscheinlich, wenn das nicht 3 Planeten wären sondern z.B. 3 braune Zwerge.
    Die Forscher dürfen hier also zu Recht ein wenig zuversichtlicher sein, als ihre Kollegen mit den anderen “ersten” Bildern 😉

  13. #13 Jörg W.
    14. November 2008

    @fischer
    Homöopathen sind auch ehrlich: In den meisten Apotheken bekommst du homöopathische Schwindeltropfen.

  14. #14 DEVA8
    14. November 2008

    Haha…hallo

    Geht das schon wieder los mit den wissenschatlichen Zankereien?
    Da will man sich informieren und ergötzen an den herrlichen Aufnahmen, wohlgemerkt einer Fotografie und keinem Wärmebild und dann liest man eine Fachdiskussion über Homöpathie und Schwindeltropfen und Homöopathen liebhaben, wenn sie endlich ehrlich werden usw. Sehr ergötzend auch das!!!

    @fischer. Klasse die Aufnahmen! Bin echt begeistert. In den Medien hat man natürlich wieder nichts gehört. Deshalb vielen Dank für die wirklich sehr reichhaltigen Informationen und auch Deine Stellungnahme.

    Verzeih mir bitte meine nun folgende evtl *dumme* Frage, aber kann es sein, daß es hinter Formalhaut und Formalhaut b, etc.. noch weitergeht und dort eine noch unentdeckte Galaxie beginnt?
    Danke

  15. #15 florian
    14. November 2008

    @DEVA8: Also in den Medien hat man jede Menge zu dem Thema lesen können (so gern ich auch exklusiv darüber berichtet hätte 😉 )

    Zu deiner Frage: die ist in der gestellten Form nicht zu beantworten. Fomalhaut ist ein Stern; Fomalhaut b ein Planet, der diesen Stern umkreist. (So wie unser Planet, die Erde, die Sonne umkreist). Beide sind Teil unserer Milchstrasse. Die Milchstrasse ist eine Galaxie; d.h. eine enorm große Ansammlung, bestehend aus Milliarden von Sternen.

    Es kann also “hinter” einem Stern, der ja Teil einer Galaxie ist, keine “unentdeckte Galaxie beginnen”.

  16. #16 ruth
    14. November 2008

    @dewa:
    hinter dem stern und seinem planeten geht es ganz bestimmt weiter und irgendwo dahinter befindet sich ganz sicher auch die eine oder andere unentdeckte galaxie. wohl eher so um die eine oder andere milliarde an unentdeckten galaxien, so wie in jeder richtung, hinter jedem stern.
    warum?

  17. #17 Bartleby
    15. November 2008

    Kennt vielleicht jemand ein empfehlenswertes Sachbuch über die Exoplanetenforschung, das noch einigermaßen aktuell ist ? Schwierigkeitsgrad etwa wie SuW, deutsch oder auch englisch.

  18. #18 DEVA8
    15. November 2008

    Jo Danke sehr.

    Ok. Hatte mir nur überlegt, daß Formelhaut, sowie Formalhaut b….etc., bereits Teil einer Galaxie sind..und daß man evtl. schon etwas weiter dahinter blicken konnte.
    Danke für Info….
    Habe mir mittlerweile auch von Paul Kalas das Interview angesehen. Ist schon klasse.
    Faszinierend.

    Liebe Grüße DEVA8

  19. #19 DEVA8
    15. November 2008

    Ich dachte zuerst Formalhaut und Formalhaut b gehören noch zu unserer Galaxie. Sorry: Falsch verstanden. Formalhaut ist also noch in unserem Sonnensystem (als Teil des Sternbildes Fische)..Sorry.
    Das kommt davon, daß man in den Medien immer nur Fragmente und diese dürftig erklärt bekommt.
    Kann man mittlerweile sagen, ob es sich tatsächlich um einen Planeten handelt?

    Gruß DEVA

  20. #20 DEVA8
    16. November 2008

    Ich dachte zuerst Formalhaut und Formalhaut b gehören nicht mehr zu unserer Galaxie. Sorry: Falsch verstanden. Formalhaut ist also noch in unserem Sonnensystem (als Teil des Sternbildes Fische)…hmpf
    Das kommt davon, daß man in den Medien immer nur Fragmente und diese dürftig erklärt bekommt.
    Kann man mittlerweile sagen, ob es sich tatsächlich um einen Planeten handelt?

    Gruß DEVA

  21. #21 florian
    16. November 2008

    @Deva: Du bringst hier einiges Durcheinander.

    *) Ein Sonnensystem besteht aus einem Stern, der von Planeten umkreist wird. Unser Sonnensystem besteht aus der Sonne, die von den Planeten Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun umkreist wird (dazu kommen noch jede Menge Asteroiden und Kometen).

    *) Eine Galaxie besteht aus Milliarden Sternen (die dann ihrerseits von Planeten umkreist werden können.

    *) Sternbilder sind nicht Teil unseres Sonnensystems. Sternbilder sind überhaupt keine physischen Dinge. Das sind gedachte Figuren in der Verteilung der Sterne am Himmel, die wir von der Erde aus sehen. Zwischen den einzelnen Sternen, aus denen ein Bild “besteht” gibt es keine physikalische Beziehung; sie haben auch völlig unterschiedliche Entfernungen. (hier steht mehr dazu)

    Fomalhaut ist ein Stern, etwa 25 Lichtjahre von der Erde entfernt (unser Sonnensystem ist gerade mal 0,2 Lichtjahre groß!) Dieser Stern wird von einem Planeten umkreist: Fomalhaut b. Genauso wie unsere Sonne mit ihren Planeten ein Sonnensystem bildet; bildet auch der Stern Fomalhaut mit seinem Planeten Fomalhaut b ein eigenes Sonnensystem. Und beide Sonnensystem zusammen gehören – mit noch ein paar Milliarden weiteren – zu unserer Galaxie: der Milchstrasse. Im gesamten Universum gibt es noch Milliarden andere Galaxien, die alle wieder aus vielen einzelnen Sternen bzw. Sternensystemen bestehen.

    Ob es sich bei den Planeten wirklich um Planeten handelt kann man immer noch nicht genauer sagen als vor einigen Tagen. Eine absolut sichere Bestätigung kann man wohl erst in einigen Jahren erhalten – dazu muss man noch viel mehr Beobachtungen machen.

  22. #22 DEVA8
    16. November 2008

    Jipp

    Habe es begriffen. Gar nicht einfach. Aber ist kapiert.
    Habe mich durchgeforstet. Ich habe lediglich die Begriffe Sonnensystem und Galaxie in der ersten Euphorie komplett durcheinandergebracht. Nun isses drin….lol

  23. #23 axelschweiß
    16. November 2008

    Fantastisch. Ich muss zugeben auch ich als Laie, hatte zuerst Schwierigkeiten,daß erst einmal zu fressen. Warum dauert das so enorm lange zu berechnen, wie groß bzw. schwer dieser Eventuellplanet ist?????

  24. #24 florian
    16. November 2008

    Das dauert deswegen so lange, weil man nur 2 Wege für die Berechnung der Masse hat (und davon hängt ja ab, ob es ein Planet ist oder nicht). Entweder man holt sich die Information aus dem Licht; bestimmt also z.B. ein Spektrum und vergleicht das mit theoretischen Modellen. Das hat man hier auch gemacht: diese Methode ist allerdings unsicher, weil man sich nie sicher sein kein, ob das Modell ganz richtig ist oder nicht.

    Will mans genau wissen, braucht man dynamische Information. D.h. man muss den Weg des Planeten um den Stern herum verfolgen. Hat man einen ausreichend großen Ausschnitt seiner Bahn berechnet (und kennt man die Masse des Sterns), dann kann man die Planetenmasse mit dem dritten Keplerschen Gesetz wesentlich genauer berechnen. Die Planeten um die es hier geht, sind aber alle sehr weit von ihrem Stern entfernt – und dementsprechend langsam bewegen sie sich auch! Fomalhaut b ist mehr als doppelt so weit von seinem Stern entfernt wie der Neptun von unserer Sonne – und der braucht schon über 160 Jahre für einen Umlauf! Bei Fomalhaut b muss man also sicher noch ein paar Jahre lang beobachten, bevor man seine Umlaufbahn gut genug kennt, um seine Masse genau zu berechnen.

  25. #25 Ronny
    17. November 2008

    @florian,
    Wie funktioniert die Messung dieses ‘Wackeln’ des Sterns eigentlich ? Misst man da echt Ortsveränderungen ? oder geschieht das über Verschiebungen im Spektrum des Sterns ?

    @DEVA8,
    verzeih uns unsere sarkastischen Bemerkungen über Homöopathie, aber wir diskutieren hier schon länger drüber und wie du weißt ist Sarkasmus auch eine Form um sich zu beruhigen (lol).

  26. #26 Ludmila
    17. November 2008

    @Ronny: Über Verschiebungen im Spektrum bzw. eine periodische Verschiebung nach rot und nach blau aufgrund des Dopplereffektes.

    Es ist ja nur in erster Näherung so, dass der Planet um den Stern kreist. Wenn man ganz genau hinsieht, dann sieht man, dass der Stern und der Planet beide um denselben Punkt kreisen, der nicht im Mittelpunkt des Sterns liegt: dem gemeinsamen Schwerpunkt.

    Der Abstand zu diesem Punkt ist abhängig von der Masse. Stell Dir eine Schaukel vor mit einem Erwachsenen auf der einen und dem Kind auf der anderen Seite. Damit man schaukeln kann, muss der gemeinsame Schwerpunkt über der Mitte der Wippe liegen. Dazu muss der Erwachsene ganz nah dran rücken.

    Im Falle eines Planetensystems liegt der Schwerpunkt des gesamten Systems im Stern selber. D.h. die Kreisbewegung des Sterns um diesen Punkt sieht aus wie eine Eierbewegung. Dabei kommt der Stern von der Erde aus gesehen, abwechselnd auf uns zu und bewegt sich wieder weg. Das gibt einen Dopplereffekt auf das Licht des Sterns bzw. führt zu einem Wackeln der Spektrallinien. Und das kann man inzwischen sehr gut messen. Aber nur wenn die Ebene stimmt. Wenn wir senkrecht auf das Planetensystem gucken, ist die Eierbewegung unsichtbar. Da könnte die Methode mit der Messung der Orstveränderung, die Astrometriemethode, helfen. Die ist aber noch nicht so weit.

  27. #27 Ronny
    17. November 2008

    @Ludmilla, danke für die Erklärung. Nochmal zusammenfasst in meinen Worten. Wir sehen also die longitudinale Auslenkung des Sterns einmal auf uns zu (blauverschiebung) und weg (rotverschiebung).
    Damit ist die absolute Position irrelevant. Genial. Ich konnte nie verstehen wie man es schafft ein tonnenschweres Teleskop so genau zu positionieren, dass man absolute Abweichungen in Transversalrichtung feststellen kann. Da müsste man ja alle möglichen Effekte miteinrechnen (Mondposition, Präzession, Temperatur usw.).

  28. #28 GeMa
    18. November 2008

    @florian

    Danke für die Bilder und Erklärungen. Schon vorlesend konnten so alle Fragen meines Sohnes (7) beantwortet werden.
    – Ist er in unserer Galaxie, – wieviele Lichtjahre weg, – wie “schwer” ;-), – wie misst man das, – warum dauert es so lange, – wieviel Jahre braucht der um seinen Stern herum
    Nur eine Frage blieb offen : warum so doofe Namen ;-); kann man aber offen lassen…

  29. #29 florian
    18. November 2008

    @GeMa: Also über Sternnamen hab ich hier was geschrieben… Die Planetennamen werden halt einfach von denen der Sterne abgeleitet. Aber vielleicht schreib ich auch mal was über Planetennamen.

  30. #30 GeMa
    19. November 2008

    Oh, der Artikel ist ja auch noch mal sehr informativ. Danke.
    Das Prinzip selbst war uns ja klar und das b, d, etc. in der Reihenfolge der Entdeckung und nicht der Entfernung vom Stern vergeben wird. Aber Formalhaut … welches Sternbild?!
    Ich hab es gestern noch gefunden. Auch wenn ich ich arabisch gelernt habe – da muß man aber erst mal drauf kommen. (und strenggenommen wär´s ja dann auch eher ein Fummälhut 😉