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Freitag, 10. Dezember 2010

Astronomen entdecken Exoplaneten, den es eigentlich nicht geben sollte

Die direkte Abbildung der vier Planeten ("b" bis "e") um den Stern "HR 8799" | Copyright: NRC-HIA, C. Marois & Keck Observatory

Victoria/ Kanada - Im Planetensystem um den fernen Stern "HR 8799", in dem bislang bereits drei Planeten waren und direkt abgebildet werden konnten, hat ein Team internationaler Astronomen einen weiteren, vierten Planeten entdeckt. Wie schon die drei bislang bekannten Planeten um den Stern, so besitzt auch der neu entdeckte Himmelskörper das bis zu Zehnfache der Masse des Jupiters, wodurch sich das Planetensystem nicht mit bisherigen theoretischen Entstehungsmodellen in Einklang bringen lässt.

Wie die bislang bekannten drei Planeten um "HR 8799" (...wir berichteten: 1, 2), so kann auch der nun entdeckte vierte Planet "HR 8799e" direkt beobachtet werden. Sein Zentralgestirn befindet sich rund 128 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist aufgrund seiner hohen Leuchtkraft von dieser aus selbst mit bloßem Auge am Nachthimmel zu erkennen.

Wie die Astronomen um Dr. Christian Marois vom "Herzberg Institute of Astrophysics" "National Research Council Canada" (NRC) im Fachjournal "Nature" berichten, besitzen alle vier Planeten in etwa die gleiche Größe und eine Masse vom Fünf- bis Zehnfachen der Masse des Jupiters, dem größten Planeten im Sonnensystem. Der neu entdeckte vierte Planet umkreist seinen Stern jedoch dichter als alle bislang bekannten Planeten des Systems. In unser Sonnensystem übertragen würde "HR 8799e" die Sonne zwischen den Umlaufbahnen des Saturn und des Uranus umkreisen.

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"Schon 2008 haben wir mit der Entdeckung des Planetensystems um 'HR 8799' einen astronomischen Meilenstein erreicht", so Marois. "Die Aufnahmen dieses neuen und innersten Planeten sind der Höhepunkt von zehn Jahren der immer weiter optimierter Beobachtungen und Analysen. Verglichen mit bisherigen Methoden sind wir nun in der Lage, auch Planeten zu entdecken, die immer dichter um ihren Stern platziert und zugleich immer weiter von unserem eigenen Sonnensystem entfernt sind."

Mit der Entdeckung des neuen Planeten bestärkt sich die bisherige Vermutung, dass es sich bei dem Planetensystem um "HR 8799" um ein System handeln könnte, dass dem Sonnensystem grundsätzlich sehr ähnlich ist. Es handelt sich sozusagen um eine Maxiversion des Sonnensystems. "Neben vier bekannten Gasriesen, beinhalten beide Systeme zwei Trümmergürtel, die aus kleinen Fels- und Eispartikeln und einer Menge kleinster Staubpartikel bestehen", erläutert der ebenfalls an der Entdeckung beteiligte Astrophysiker Ben Zuckerman von der "University of California Los Angeles" (UCLA). Die Masse im "HR 8799"-System ist jedoch deutlich größer als im Sonnensystem. Alleine die zusammengenommene Masse der vier Gasriesen, liegt wahrscheinlich um das Zwanzigfache höher als die der entsprechenden Planeten des Sonnensystems.

Die Kräfte der vier Gasriesen ziehen vermutlich sehr stark aneinander, weswegen derzeit noch nicht gesagt werden könne, ob dieses System auch mehrere Milliarden Jahre lang existieren kann oder schon nach einigen Millionen Jahren auseinanderfällt. Erst langwierige Beobachtungen der Planetenbahnen innerhalb der kommenden Jahre, werden diese Frage beantworten können.

An animation demonstrating plausible orbits of the HR 8799 planets through one complete period (~465 years) of HR 8799b, the outermost planet.  For each orbit of HR 8799b, HR 8799c and HR 8799d will orbit twice, and HR 8799e will orbit four times.
Animation der möglichen Umlaufbahnen der Planten um "HR 8799". Der äußerste Planet "HR 8799b" benötigt rund 465 Jahre für die Umrundung seines Zentralgestirns | Copyright: LLNL & Q. M. Konopacky

Derweil rätseln die Astronomen jedoch über die Frage, woher die vier Planeten stammen. Zumindest ist keines der bisherigen Planetenentstehungsmodelle in der Lage, ihre Existenz bzw. Positionen zu erklären. Alle vier Planeten scheinen in etwa gleich alt und aus demselben Material zu bestehen. Besonders der innerste Planet umkreist seinen Stern zu weit innen, als dass er aus einem gravitativen Kollaps der protoplanetaren Gas- und Staubscheibe um seinen damals noch jungen Stern entstanden sein könnte. Die Positionen der drei anderen Gasriesen liegen hingegen zu weit draußen, als dass sie langsam aus ursprünglich kleineren Planetenkernen durch die Anziehung von Gasen aus ihrer Umgebung angewachsen sein könnten. Alle vier Planeten sind zudem zu massereich, um zunächst in vorherberechenbaren Positionen weiter innen oder weiter außen entstanden und erst später an ihre heutigen Positionen gewandert zu sein.

Mit einem derzeit am "Gemini Observatory" entwickelten Instrument, dem "Gemini Planet Imager" erhoffen sich die Astronomen durch das Blockieren des Sternenlichts schon bald weitere direkte Entdeckungen und Charakterisierungen von sternnahen Planeten wie "HR 8799e" zu machen. Schon im kommenden Jahr soll der "Gemini Planet Imager" am "Gemini South Telescope" in Chile installiert werden. Dann, so ist sich Dr. Marois sicher, könne mit einer Welle neuer exoplanetarer Entdeckungen gerechnet werden: "'HR 8799e' ist erst der Anfang und nur die Spitze des Eisbergs."

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / nrc-cnrc.gc.ca
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