Samstag, 16. Oktober 2010

Neue Methode zur Exoplaneten-Suche erfolgreich

Der Planet "Beta Pictoris b" (l.) wird erst durch den Einsatz eines gravierten Filters für das Sternenlicht (s. rechte Seite) von "Beta Pictoris" (m.) sichtbar | Copyright: ESO

Zürich/ Schweiz - Ein internatonales Team von Astronomen hat eine neue Methode entwickelt, selbst relativ nahe Planeten um ferne Sterne zu direkt abzubilden, wie sie zuvor aufgrund des überblendenden streuenden Sternenlichts nicht sichtbar waren.

Die neue optische Technologie wurde in Zusammenarbeit der ETH Zürich, mit dem "Steward Observatory" der "University of Arizona", der "Europäischen Südsternwarte" (ESO) in Chile, der niederländischen "Leids Univeristeit" und dem deutschen "Max-Planck-Institut für Astronomie" in Heidelberg entwickelt. Das Ergebnis haben die Wissenschaftler aktuell im Fachmagazin "Astrophysical Journal Letters" vorgestellt.

Installiert am "Very Large Telescope" (VLT) der "Europäischen Südsternwarte" auf dem Berg Paranal in der chilenischen Atacamawüste, gelang es den Forschern nun, die Existenz und Umlaufbewegung des Planeten "Beta Pictoris b", einem Exoplaneten von etwa der zehnfachen Masse des Jupiters, um dessen Zentralgestirn "Beta Pictoris" zu bestätigen, welcher rund 63 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Kernstück der neuen Methode ist eine kleine Glasplatte, die sogenannte "Apodizing Phase Plate" (Abblend Phasen Platte, APP), mit der das Licht de Sterns zielgerichtet abgedeckt werden kann. Dadurch werden dann Planeten sichtbar, deren Signale zuvor von dem sie überblendenden Sternenlicht verdeckt worden waren.

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"Die neue Technologie öffnet uns völlig neue Möglichkeiten bei der Suche nach fernen Planeten", zeigt sich der Leiter des "Center for Astronomical Adaptive Optics" am "Steward Observatory" fasziniert. "Bislang konnten wir nur jene Planeten abbilden, die vergleichsweise weit von ihren Sternen entfernt waren, wie Neptun von unserer Sonne (was in etwa 30 Astronomischen Einheiten entspricht; 1 AU = Abstand Erde-Sonne) Jetzt können wir Planeten entdeckten, die ihr Muttergestirn wesentlich dichter umkreisen."

Der nun direkt abgebildete Planet "Beta Pictoris b" umkreist seinen Stern in einem Abstand von nur sieben AU. "Innerhalb dieser Distanz werden die Dinge für uns besonders interessant, weil wir glauben, dass sich in den meisten Sonnen- bzw. Planetensystemen hier, zwischen fünf und zehn AU Abstand zum Stern, ein Großteil der planetaren Masse befindet", so Hinz.

Während Planetenjäger bereits zahlreiche Methoden zum indirekten Nachweis von Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, erfolgreich angewendet haben, wurden bislang nur wenige solcher Planeten direkt beobachtet (...wir berichteten 1, 2).

Aus diesem Grund besteht die deutliche Mehrheit der bislang entdeckten und somit bekannten Exoplaneten auch aus großen Gasriesen, da deren Auswirkungen auf das Zentralgestirn wesentlich stärker und somit einfacher aus der Ferne zu messen sind, als jene kleinerer Planeten. "Mit der nun entwickelten Technologie können wir auch kleinere Planeten, etwa von der Größe des Jupiter direkt nachweisen, von welchen wir ausgehen, dass sie sehr viel eher die Mehrzahl von Exoplaneten darstellen", so Hintz. "Zugleich können wir auch nahe Sterne, wie etwa Alpha Centauri nach sie umkreisende Gasriesen absuchen."

Im Gegensatz zu bisherigen Koronografen, wie sie den Sternenkörper selbst abdecken, um so lediglich - in einer Art künstlichen Sonnenfinsternis - dessen Strahlenkranz, die sogenannte Korona freizustellen, besteht der APP aus einer kleinen Glasscheibe, in die ein mathematisch berechnetes Muster graviert wurde. Für das Auge kaum sichtbar, erlaubt dieses Muster das gezielte Wegblenden der Streuung des Sternenlichts (Halo).

Die Oberfläche der neuen Optik, durch die das Licht des Teleskops geschickt wird, lässt sogenannte Phasenvariationen entstehen, welche die Lichtwellen verändern. "Wenn man im Ozean taucht und gen Himmel blickt, sieht man einen annähernd vergleichbaren Effekt. Das Sonnenlicht wird an den Wellen der Wasseroberfläche gebeugt und lässt den Himmel und die Wolken ganz anders erscheinen. Unsere Optik funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip", erklärt Sascha Quanz vom "Institut für Astronomie" der ETH.

Erst Anfang Juni meldete die ESO, dass es Dr. Anne-Marie Lagrange vom "Laboratoire d'Astrophysique" in Grenoble am VLT gelungen war, die Bewegung des von "Beta Pectoris b" direkt zu beobachten (...wir berichteten). Mit Hilfe der neuen Optik konnte diese Entdeckung nun bestätigt werden.

Der Transit von "Beta Pictoris b" um Beta Pictoris im Sternbild Maler (Illu.) | Copyright: ESO/A.-M. Lagrange

Zudem konnten die Beobachtungen Daten liefern, die den Planeten an einem weiteren Punkt seiner Umlaufbahn zeigen. Noch zuvor hatte die Umlaufbahn des Planeten den Astronomen Rätsel aufgegeben, da er auf weiteren Aufnahmen zunächst nicht mehr zu finden war.

Da die APP in einem leicht anderen Wellenlängenbereich arbeitet als der Filter, der von Dr. Lagrange verwendet wurde, konnte das Team zusätzlich Informationen über die Temperatur und die Atmosphäre des Exoplaneten sammeln. "Zwar war dieser Exoplanet schon vorher bekannt, doch die Resultate zeigen klar die Kapazitäten der neuen Technologie. Sie ist einfach anzuwenden, weil sie keine spezielle Ausrichtung auf den Zielstern erfordert. Nun sollte es uns möglich sein, weitere Exoplaneten nah an ihrem Mutterstern zu finden, wo die meisten Planeten auch vermutet werden", fasst Quanz die Ergebnisse zusammen.

Zukünftig könnten Daten des Teleskops auch dabei helfen, nicht nur neue Exoplaneten zu entdecken, sondern auch deren Temperatur und gegebenenfalls die Masse besser zu bestimmen.

"Wir sind gespannt, wie die Astronomen des VLT die neuen Kapazitäten für ihre Forschung zukünftig einsetzen. Sie kann ja nicht nur für extrasolare Planeten verwendet werden, sondern auch für andere lichtschwache Strukturen um junge Sterne oder Quasare", zeigt sich auch Co-Autor der Studie Prof. Michael R. Meyer von der ETH von der neuen Methode fasziniert.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / ethz.ch / uanews.org
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