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):
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:
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):
Aus den Untersuchungen über den Ring von Fomalhaut hat man eigentlich einen Planeten mit etwa 3 Jupitermassen erwartet. Der gefundene Planet ist allerdings zu hell, um so eine kleine Masse zu haben. Deswegen vermuten die Forscher, das Fomalhaut b (wie der Planet genannt wird) vielleicht – so wie der Saturn – einen sehr großen Ring hat!
Fomalhaut b wurde übrigens tatsächlich im optischen Licht beobachtet und nicht im Infrarot-Bereich. Es handelt sich hier also um ein “echtes” Bild und kein Wärmebild.
Der Planet ist noch relativ jung: etwa 100 Millionen Jahre alt. Seine weitere Untersuchung könnte daher interessante Daten über die Entwicklung von Planeten liefern. Aber auch jetzt ist es schon eine tolle Entdeckung – auch Paul Kalas war sichtlich begeistert:
“Ich bekam fast einen Herzinfarkt, als sich Ende Mai herausstellt, dass sich Fomalhaut b tatsächlich um den Stern herum bewegt. Es ist ein tiefschürfendes und überwältigendes Erlebnis, einen Planeten mit eigenen Augen zu betrachten, der noch nie vorher gesehen wurde.”
Ich muss mir in den nächsten Tagen die Veröffentlichung nochmal genau ansehen; besonders den Teil mit der Massebestimmung des Planeten. Aber die Chancen stehen gut, dass es sich diesmal wirklich um das “erste Bild” eines Exoplaneten handelt.
Noch mehr Planeten!
Aber das war noch nicht alles. Mit dem Hubble-Weltraumteleskop konnten um den Stern HR8799 gleich 3 Planeten direkt beobachtet werden!
Christian Marois vom Herzberg Institute of Astrophysics in Victoria, Kanada und sein Team konnten gleich ein ganzes Planetensystem fotografieren. Sie benutzten dazu das Keck- und die Gemini-Teleskope. Schon im Oktober 2007 konnten sie 2 Planeten identifizieren; dieses Jahr im Sommer kam ein dritter Planet dazu. Sie befinden sich 25, 40 bzw. 70 mal soweit von ihrem Stern entfernt wie die Erde von der Sonne und sind sieben bis zehnmal so schwer wie der Jupiter. So wie Neptun sich am Rande des Kuipergürtels befindet, bewegt sich auch der äußerste Planet von HR8799 am Rand eines Asteroidengürtels.
Zwei dieser Planeten sind auf dieser Aufnahme zu sehen (auf der wieder das Licht des Zentralsterns ausgeblendet wurde):
Mit “b” und “c” wurden die Lichtpunkte bezeichnet, die die Planeten darstellen. Im Gegensatz zu Fomalhaut handelt es sich hier aber wieder um ein Thermalbild – die Planeten wurden also nicht direkt “gesehen”.
Diese Aufnahme zeigt alle 3 Planeten (das bunte Ding in der Mitte ist der Stern):
Diese Planeten sind noch jünger als Fomalhaut b: ihr Alter beträgt nur 60
Millionen Jahre (verglichen mit den etwa 5 Milliarden Jahren, die unser
Sonnensystem alt ist).So wie bei Fomalhaut b sehen wir also sehr junge Planeten – bzw. gleich ein sehr junges Planetensystem! Auch hier dürfen für die Zukunft wichtige Erkenntnisse über die Entwicklung von Planeten erwartet werden.
Diesmal hat die NASA mit ihrer “großen Entdeckung” nicht zuviel versprochen! Das erste echte Bild eines extrasolaren Planeten und ein Bild eines ganzen Planetensystems! Die Planeten von Fomalhaut und HR8799 werden die Astronomen in Zukunft wohl stark beschäftigen. Wir haben hier die Möglichkeit, Planeten zu beobachten, die den Planeten in unserem Sonnensystem sehr ähneln. HR8799 sieht wie eine aufgeblasene Version unseres Sonnensystems aus; komplett mit äußerem Asteroidengürtel.
Ich bin mir sicher, dass hier noch einige wichtige Entdeckungen zu erwarten sind. Und die Planetenjäger werden nicht aufhören zu suchen – es wartet immer noch der erste erdähnliche Planet darauf, entdeckt (und direkt beobachtet) zu werden!
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