Mittwoch, 13. März 2013

Erste Fernerkundung eines sonderbaren Planetensystems


Aufnahme der vier Planeten um den fernen Stern "HR 8799" (Mitte, abgedunkelt).
| Copyright: Project 1640
 

New York (USA) - Astronomen haben die erste spektrale Fernerkundung eines rund 128 Lichtjahre von der Erde entfernten Planetensystem durchgeführt. Das Ergebnis: Die vier Planeten unterscheiden sich von allen bislang bekannten Objekten im Universum und stellen Astrophysiker damit vor ein Rätsel.

Wie das Team um Ben R. Oppenheimer vom Astrophysics Department am American Museum of Natural History in New York in der Fachzeitschrift "Astrophysical Journal" berichtet, fand die Untersuchung im Rahmen von "Project 1640" statt und nutze ein neues Teleskopsystem am Palomar Observatory in Kalifornien, mit dem es möglich ist, durch das normalerweise die Planeten überblendende Licht des Sterns zu blicken. Insgesamt hat das seit Juni 2012 laufende Projekt 200 Sterne innerhalb von 150 Lichtjahren rund um unser Sonnensystem zum Ziel.

Die vier um den Stern "HR 8799" entdeckten Planeten konnten zwar schon früher direkt abgebildet werden (...wir berichteten), doch war bislang das Licht des Sterns zu hell, als dass eine spektrografische Analyse der Planeten durchgeführt werden konnte, bei der das von einem Objekt stammende Licht in die Spektralfarben aufgespalten wird und anhand dieser Spektren - so in der Atmosphäre eines Planeten vorhanden - chemische Signaturen wie etwa die von Wasser, Methan oder Kohlendioxid  identifiziert werden können. Anhand der Methode lassen sich auch Schlussfolgerungen über die Zusammensetzung, Temperatur und andere Eigenschaften der jeweiligen Planeten ziehen.


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Die Ergebnisse seien "wirklich merkwürdig", so Oppenheimer. "Diese warmen, roten Planeten sind ganz anders als alle bekannten Objekte im Universum. Alle vier Planeten weisen unterschiedliche Spektren auf und alle vier sind eigenartig. Die Theoretiker haben nun eine Menge Arbeit vor sich, um das zu erklären."

Zu den merkwürdigsten Anomalien gehört beispielsweise die auffallende chemische Unausgewogenheit. Während Standardmodelle eigentlich vorhersagen, dass Ammoniak und Methan auf natürliche Weise in unterschiedlichen Mengen gemeinsam vorkommen sollten (wenn es sich nicht um extrem kalte oder heiße Planeten handelt), zeigt das Spektrum der Planeten um "HR 8799", dass alle Planeten zwar geradezu "lauwarme" Temperaturen von rund 730 Grad Celsius aufweisen - dennoch aber entweder nur Ammoniak oder Methan, jedoch kaum bis keine Spuren der jeweils anderen Partnerchemikalien aufweisen. Andere Chemikalien wie etwa Alkin (Azetylen), das bislang auf noch keinem Exoplaneten entdeckt werden konnte und Kohlendioxid sind hingegen ebenfalls vorhanden.

Auch geben die Planeten längerwelliges Licht ab als bislang bekannte vergleichbare Himmelskörper mit entsprechenden Temperaturen. Eine Erklärung hierfür könnte eine uneinheitliche Wolkenbedeckung der Planeten sein.



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Mit der 1,6-fachen Masse und der fünffachen Helligkeit unserer Sonne unterscheidet sich auch der Stern selbst von unserem eigenen Zentralgestirn. Seine Helligkeit kann bis zu 8 Prozent innerhalb von nur zwei Tagen variieren. Dabei produziert "HR 8799" das bis zu 1.000-Fache an ultraviolettem Licht als unsere Sonne.

Alle diese Faktoren, so erläutern die Forscher, können die spektralen Fingerabdrücke der Planeten beeinflussen und etwa für komplexe Klimata und russartigen Dunst über den Planeten sorgen, die sich durch periodische Veränderungen in den Spektren abzeichnen könnten. Nun seien weitere Daten notwendig, um die sonderbaren Eigenschaften des "HR 8799"-Systems besser zu verstehen.

"Die Spektren dieser Welten zeigen eindeutig, dass sie zu giftig und zu heiß sind, als dass auf ihnen Leben wie wir es kennen, existieren könnte", so einer der zahlreichen Mitautoren der Studie Ian Parry vom Institute of Astronomy an der Cambridge University. "Dennoch ist es wirklich faszinierend zu sehen, dass die Instrumente, die derzeit weiterentwickelt werden, uns eines Tages in die Lage versetzen werden, Leben außerhalb unseres Sonnensystems auf diese Art und Weise eindeutig nachweisen zu können."



Normale Aufnahme des Systems, bei der das Licht des Sterns seine Planeten vollkommen überstrahlt.
| Copyright/Quelle: Project 1640

Mit der neuen Methode ist es nun möglich, Himmelsobjekte zu beobachten, die 1 bis 10 Millionen mal lichtschwächer sind als das Licht ihres Sterns und das mit einer hierzu notwendigen Beobachtungszeit von gerade einmal einer Stunde. Hinzu können nun auch orbitale Bewegungen der entsprechenden Objekte vermessen werden. "Auf diese Weise können nun sogar Wettermuster auf den Planeten identifiziert werden", zeigt sich auch Maria Womack von der National Science Foundation (NSF) begeistert.


Teleskop bei Astroshop

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