Mittwoch, 22. Oktober 2014

Bis heute unerkannt: Beweise für ersten Exoplaneten schon vor 100 Jahren entdeckt


Künstlerischer Darstellung einer Trümmerscheibe um einen Weißen Zwerg (Illu). | Copyright: NASA, ESA, STScI, and G. Bacon (STScI)

Los Angeles (USA) - Wo wäre unser Wissen um Welten außerhalb unseres Sonnensystems und außerirdisches Leben heute, wenn Astronomen die ersten Exoplaneten – Planeten also, die einen anderen Stern als die Sonne umkreisen - schon Jahrzehnte vor der ersten Entdeckung und Bestätigung dieser Systeme in den frühen 1990er Jahren, entdeckt hätten? Tatsächlich standen die Technologie sowie die Methoden hierfür unentdeckt zu dieser Zeit schon viele Jahre zur Verfügung. Und wo wäre die Wissenschaft, wenn der erste Exoplanet sogar schon vor 100 Jahren entdeckt und als solcher erkannt worden wäre? Dass dies keine hypothetische Frage mehr ist, zeigt nun eine Neuauswertung von Beobachtungsdaten des niederländischen Astronomen Adriaan van Maanen, der schon 1917/19 Beweise für ein extrasolares Planetensystem gefunden hatte - jedoch ohne dies zu wissen.

Wie der Experte für weiße Zwergsterne Benjamin Zuckerman von der University of California Los Angeles aktuell in einem vorab auf ArXiv.org veröffentlichten Fachartikel erläutert, arbeitete v.Maanen am Mount Wilson Observatory nahe Los Angeles, als er 1917 als einer der ersten einen weißen Zwergstern entdeckt hatte, der mit der Bezeichnung "Van Maanens Stern" (van Maanen 2) heute noch seinen Namen trägt. Mit einer Entfernung von nur 14 Lichtjahren handelt es sich hierbei um den unserem Sonnensystem am nächsten gelegenen Weißen Zwerg, der nicht Teil eines Binärsystems ist.


Adriaan van Maanen (1884-1946)

Da die Photosphären Weißer Zwerge ausschließlich aus Wasserstoff und Helium bestehen, sollte auch ihr Spektrum entsprechend "sauber" ausfallen. Doch schon das Spektrum des Van Maanens Sterns zeichnete sich in den Beobachtungen des Astronomens - wie das zahlreicher anderer weißen Zwerge - durch eine Vielzahl an Signaturen schwererer Elemente aus.


Erst in den vergangenen Jahren konnten Zuckerman und Kollegen aufzeigen, dass diese Elemente nur von felsigen Trümmern stammen können, die die Weißen Zwergsterne umkreisen, erläutert der "The Physics arXiv Blog". Bei diesem Trümmern handele es sich um Asteroiden, die offenbar in regelmäßigen Abständen in ihre Muttergestirne stürzen, darin verbrennen und so zu deren Spektren beitragen.


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Auf der Such nach einer Antwort auf die Frage, warum Asteroiden derart regelmäßig in besagte Gruppe Weißer Zwerge stürzen, machten Zuckerman und Kollegen eine erstaunliche Entdeckung: Tatsächlich werden alle Weiße Zwerge mit derart "verunreinigten" Spektren von Felstrümmern und mindestens einem großen Planeten umkreist. Und es sind die Schwerkraftstörungen durch diese Planeten, die die Asteroiden miteinander kollidieren lassen und in ihren Stern lenken.


Das mit Spuren schwerer Elemente "verunreinigte" Spektrum des Van Maanens Sterns. | Copyright/Quelle: B.Zuckerman / arxiv.org

Die Beweise für dieses Szenario haben sich mittlerweile derart verdichtet, dass Zuckerman und Kollegen in der Lage sind, dieses Wissen für die Suche nach Planeten um Weiße Zwerge zu nutzen: Immer dann, wenn das Spektrum eines Weißen Zwergsterns schwere Elemente ausweist, gilt dies mittlerweile fast schon als Beweis für die dortige Anwesenheit eines Planeten.


Aus heutiger Sicht stellen van Maanens Aufzeichnungen, die schon damals entsprechende Elemente im Spektrum des nach ihm benannten Weißen Zwergs auswiesen, einen Beweis für einen Planeten dar, der den Van Maanens Stern umkreist – ohne, dass der Astronomen dies jedoch damals erkannt haben konnte.


Tatsächlich ist van Maanen bis heute aber weniger für die Entdeckung "seines" Sterns, als für einen groben Berechnungsfehler innerhalb der zeitgenössischen Debatte um Sternnebel (Nebula) bekannt. Während der bekannte Astronom Edwin Hubble korrekt erklärt hatte, dass es sich bei diesen "Nebeln" um weit entfernte und eigenständige Galaxien handele, behaupteten andere Astronomen, dass diese Objekte wesentlich näher und deshalb Teil unserer Milchstraßen-Galaxie seien. Dabei stützte sich letztere Fraktion hauptsächlich auf Berechnungen Van Maanens, die - wie wir heute wissen - katastrophal falsch waren. Bis heute rätseln Historiker darüber, wie sich der Astronom damals derart irren konnte. Ob die Entdeckung Zuckermans von van Maanen als indirektem Erstentdecker eines extrasolaren Planeten die Reputation des Astronoms wieder herstellen kann, wird sich zeigen… 

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