GJ 758 B und C(?) umkreisen den Stern GJ 758, aufgenommen am Subaru-Teleskop mit dem HiCIAO-Instrument im nahen Infrarotspektrum | Copyright: MPIA/NAOJHeidelberg/ Deutschland - Mit dem weltweit neuesten Instrument zur Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems haben Astronomen bei dem Stern GJ 758 einen lichtschwachen Begleiter (G 758 B) entdeckt. Möglicherweise handelt es sich dabei um die erste direkte Beobachtung eines kühlen extrasolaren Planeten, der einen sonnenähnlichen Stern umläuft.
Die geschätzte Masse des Planeten beträgt 10 bis 40 Jupitermassen. Es handelt sich also entweder um einen Riesenplaneten oder um einen massearmen sogenannten Braunen Zwerg. Sein Abstand zum Zentralstern entspricht in etwa der Entfernung des Planeten Neptun von der Sonne. Mit einer Temperatur von rund 600 Kelvin (330 Grad Celsius) ist GJ 758 B der kälteste - und in dieser Hinsicht den Planeten des Sonnensystem ähnlichste - jemals direkt abgebildete Begleiter eines sonnenähnlichen Sterns.
Derzeit sind bereits mehr als 400 sogenannter Exoplaneten bekannt. Die meisten davon wurden indirekt nachgewiesen, indem ihr Einfluss auf die Bewegung oder die Helligkeit ihres Zentralsterns beobachtet wurde. Viel schwieriger ist jedoch das direkte Abbilden eines Exoplaneten, denn die Zentralsterne sind sehr viel heller als ihre Planeten und überstrahlen diese meist um ein Vielfaches. Gelingt diese Kunststück aber dennoch, so liefern die Aufnahmen wertvolle Informationen über die Bahn des Planeten, über Temperatur und die chemische Zusammensetzung seiner Atmosphäre.
Mit dem 8-Meter-Teleskop Subaru auf dem Mauna Kea auf Hawaii ist es Astronomen um Dr. Christian Thalmann vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), nun gelungen, den neuen Planetenkandidaten GJ 758 B im Sternbild Leier zu entdecken. "Vor dieser Entdeckung waren nur zehn mögliche Exoplaneten direkt abgebildet worden. In all diesen Fällen handelt es sich um von unserem Sonnensystem sehr verschiedene Systeme: Entweder umläuft der Begleiter seinen Zentralstern in sehr großer Entfernung (mehrere hundert mal größer als die Entfernung Erde–Sonne), oder seine Temperatur ist höher als 1000 Kelvin (und entspricht damit eher der eines Sterns als der eines Planeten), oder aber der Zentralstern ist der Sonne sehr unähnlich. Verglichen mit diesen anderen Kandidaten ist GJ 758 B den Planeten unseres eigenen Sonnensystems viel ähnlicher: Er umläuft einen sonnenähnlichen Stern in einer Entfernung ähnlich jener der äußeren Planeten des Sonnensystems - von der Erde aus gesehen, steht er etwa so weit von seinem Zentralstern entfernt wie Neptun von der Sonne. Die Gesamtgröße der Umlaufbahn von GJ 758 B kann bislang anhand der verfügbaren Daten lediglich abgeschätzt werden; am wahrscheinlichsten scheint ein mittlerer Abstand vom Zentralstern von 59 astronomischen Einheiten (verglichen mit 39 astronomischen Einheiten für die Pluto-Umlaufbahn). Besonders interessant ist die vergleichsweise geringe Temperatur des Planeten, die 550–640 Kelvin beträgt (entsprechend 280–370 Grad Celsius)",
Der äußerste Planet unseres Sonnensystems, Neptun, empfängt nur rund 1/900 des Sonnenlichts, das die Erde erreicht, und hat eine Oberflächentemperatur von nur rund 70 K, also rund minus 200 Grad Celsius.
GJ 758 B ist von seinem Zentralstern mindestens so weit entfernt wie Neptun. Seine wesentlich höhere Temperatur weist darauf hin, dass dieser Körper sich noch in der Phase der Kontraktion befindet, während der die jungen, massereichen Gasplaneten ihre Gravitationsenergie in Wärme umwandeln. "Bei einem solchen kontrahierenden Körper sind Temperatur, Alter und Masse miteinander verknüpft: Je massereicher er ist, umso länger dauert es, bis er seine überschüssige Wärme in den Weltraum abgestrahlt und seine Gleichgewichtstemperatur erreicht hat", so die Forscher.
Grafischer maßstabsgetreue Vergleich des Sonnensystems mit dem GJ758-System | Copyright: MPIA/C. ThalmannAus diesem Grund lasse sich auch die Masse von GJ 758 B nicht genauer bestimmen: "Seine gemessene Infrarothelligkeit entspricht der eines 700 Millionen Jahre alten Planeten mit 10 Jupitermassen, oder aber der eines 8700 Millionen Jahre alten Begleiters mit 40 Jupitermassen", erklärt Dr. Markus Janson von der "University of Toronto" und selbst ehemaliger Wissenschaftler am MPIA.
Die im August gelungene Aufnahme zeigt ein weiteres, dem Zentralstern etwas näher gelegenes Objekt. Hierbei könnte sich um einen zweiten Begleiter handeln, der dann als GJ 758 C zu bezeichnen wäre. Um diesen zu bestätigen, muss noch mit einer weiteren, zeitlich versetzten Beobachtung geprüft werden, ob auch dieses Objekt an der gemeinsamen Eigenbewegung des Systems teilnimmt, oder ob es sich um ein Objekt im Hintergrund handelt. "Wenn es sich tatsächlich um einen zweiten Begleiter handelt, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass beide, GJ 758 B und C, junge Planeten sind, und nicht alte Braune Zwerge. Ein System mit zwei Braunen Zwergen auf so engen Bahnen würde auf die Dauer mit großer Wahrscheinlichkeit instabil werden", erklärt Dr. Motohide Tamura vom "National Astronomical Observatory of Japan", der für das Instrument HiCIAO hauptverantwortliche Wissenschaftler.
"Die Entdeckung von GJ 758 B, einem Exoplaneten oder Braunen Zwerg, der einen sonnenähnlichen Stern umläuft, verschafft uns einen Einblick in die Vielfalt substellarer Objekte, die in der Umgebung sonnenähnlicher Sterne entstehen können", sagt Dr. Joseph Carson vom MPIA, der Zweitautor der Publikation im "Astrophysical Journal". "Dies wiederum weist darauf hin, dass unser eigenes Sonnensystem mit seinen zur Entstehung von Leben führenden Bedingungen nur ein Szenario unter vielen ist, die sich bei der Bildung von Planeten oder Braunen Zwergen in der Umgebung sonnenähnlicher Sterne ergeben können."
Quellen: mpia.de / grenzwissenschaft-aktuell.de
