Montag, 19. November 2012

Super-Jupiter: Astronomen fotografieren gewaltigen Exoplaneten

Falschfarbendarstellung des Systems Kappa Andromedae, in dem ein "Super-Jupiter" (heller Punkt o.l.) seinen (in dieser Aufnahme herausgefilterten) Stern umkreist. | Copyright: NAOJ / Subaru / J. Carson (College of Charleston) / T. Currie (University Toronto) 

Heidelberg (Deutschland) - Einem internationalen Astronomenteam ist die direkte Abbildung eines gewaltigen Planeten jenseits des Sonnensystems gelungen. Der sogenannte "Super-Jupiter" umkreist den noch vergleichsweise jungen, massereichen Stern Kappa Andromedae und besitzt etwa das 13fache der Masse des Jupiters, des größten Planeten im Sonnensystem.

Wie die Forscher um Joseph Carson vom College of Charleston und dem Max-Planck-Institut für Astronomie aktuell im Fachjournal "Astrophysical Journal Letters" berichten, gelang die Aufnahme mit Hilfe des Subaru-Teleskops auf dem Gipfel des Mauna Kea auf Hawaii. Alles deutet darauf hin, dass der Planet ähnlich entstanden ist wie normale Planeten mit geringerer Masse, als in einer "protoplanetaren Scheibe" aus Gas und Staub, die den neugeborenen Stern umgab. Das macht die Entdeckung zu einem wichtigen Testfall für aktuelle Modelle der Planetenentstehung und ihre Vorhersagen zu Planeten um massereiche Sterne.

Von den bislang bekannten knapp 850 Exoplaneten - Planeten also, die ferne Sterne und nicht unsere Sonne umkreisen - existieren nur von einem kleinen Teil direkte astronomische Aufnahmen. Die meisten Entdeckungen ferner Planeten gelangen bislang nur mittels indirekter Nachweismethoden. Grund dafür ist, dass Sterne ungleich heller sind als ihre Planeten und ihre Planeten schlicht überstrahlen.


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Der Stern Kappa Andromedae selbst ist mit etwa 30 Millionen Jahren ein noch sehr junger Stern. Zum Vergleich: Unsere Sonne ist etwa 5 Milliarden Jahre alt. Um die direkte Abbildung seines Begleiters (Kappa Andromedae b) überhaupt zu ermöglichen, mussten die Astronomen sowohl bei der Beobachtung als auch bei der Auswertung ausgefeilte Instrumente und Methoden anwenden.

"Als besondere Herausforderung kam hinzu, dass das neuentdeckte Objekt von seinem Mutterstern weniger als doppelt soweit entfernt ist wie Neptun von der Sonne – die meisten bisherigen Aufnahmen gelangen bei Exoplaneten, die noch deutlich weiter von ihrem Mutterstern entfernt sind", erläutert die Pressemitteilung des
Max-Planck-Institut für Astronomie (mpia.de).

Mit einer Masse von rund 13 Jupitermassen könnte das Objekt entweder ein Planet oder aber ein sehr leichter "Brauner Zwerg" sein, also eine Zwischenstufe zwischen Planeten und echten Sternen. Die verfügbaren Daten sprechen bislang jedoch dafür, dass es sich um einen Planeten handelt.

Interessant sei an der Entdeckung vor allem, dass sich das Objekt um einen jungen, massereichen Stern bewege. Zusammen mit der Information über den Abstand des Planeten von seinem Stern bedeutet das, dass sich das Objekt sehr wahrscheinlich so gebildet hat wie normale Planeten niedrigerer Masse: in einer protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub, die den jungen Stern während seiner frühesten
Entwicklungsphasen umgeben hat.

In den vergangenen Jahren haben Beobachter und Theoretiker argumentiert, dass massereiche Sterne wie dieser auch mit größerer Wahrscheinlichkeit massereiche Planeten haben sollten, als es z.B. bei unserer Sonne der Fall ist. Andererseits gab es Bedenken, dass bei besonders massereichen Sterne gar nicht die richtigen Voraussetzungen für herkömmliche Planetenentstehung vorliegen könnten: Solche Sterne senden enorme Mengen an hochenergetischer Strahlung aus, die große Teile einer in Entstehung befindlichen protoplanetaren Scheibe schlicht zersetzen und zerstreuen könnte. Damit würden die üblichen Prozesse der Planetenentstehung stark behindert, vielleicht sogar unmöglich gemacht.

Die Entdeckung des Super-Jupiters "Kappa Andromedae b" legt jetzt nahe, dass zumindest Sterne bis zum zweieinhalbfachen der Sonnenmasse in protoplanetaren Scheiben große Planeten produzieren können - eine Schlüsselinformation für Forscher, die an Modellen der Planetenentstehung arbeiten.

Ein entscheidender Vorteil des direkten Nachweises ist zudem, dass der Exoplanet unmittelbar weiteren astronomischen Beobachtungstechniken zugänglich ist, etwa der genauen Analyse seines Lichts mit Hilfe der Spektroskopie. Entsprechende weitere Untersuchungen des von "Kappa Andromedae b" über einen breiten Wellenlängenbereich hinweg ausgesandten Lichts sollen jetzt Daten zur chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre des Gasriesen liefern sowie helfen, seine Bahndaten genauer zu bestimmen und mögliche weitere Planeten nachzuweisen.

"Mit diesen zusätzlichen Informationen sollten sich sowohl die Einzelheiten der Entstehung des Jupiters nachvollziehen als auch allgemeinere Aussagen über die Planetenentstehung bei massereichen Sternen ableiten lassen", so die Forscher abschließend.

 
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Quelle: mpia.de
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