"Kühler" Exoplanet mit merkurischen Temperaturen

6. Dezember 2009, 16:26
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Trotz Backofen-Verhältnissen ist der Begleiter des Sterns GJ 758 der bislang kälteste, der direkt abgebildet werden konnte

Heidelberg - Über 400 Exoplaneten wurden bislang entdeckt, die meisten davon allerdings nur indirekt nachgewiesen: Man beobachtete entweder deren Einfluss auf die Bewegung oder auf die Helligkeit ihres Zentralsterns. Viel schwieriger ist es, Exoplaneten direkt abzubilden, da sie vom Licht ihrer Zentralsterne bei weitem überstrahlt werden. Astronomen des Max-Planck-Instituts für Astronomie haben nun einen lichtschwachen Himmelskörper entdeckt und direkt abgebildet, der den gut 50 Lichtjahre entfernten Stern GJ 758 umläuft.

Die geschätzte Masse dieses als GJ 758 B bezeichneten Objekts liegt zwischen 10 und 40 Jupitermassen. Demnach handelt es sich bei dem Fund entweder um einen Riesenplaneten oder um einen Braunen Zwerg, also einen Beinahe-Stern, der keine Wasserstofffusion geschafft hat. Und mit einer Temperatur von etwa 330 Grad Celsius ist GJ 758 B der bislang kühlste Begleiter eines sonnenähnlichen Sterns, der nicht durch Messung indirekt nachgewiesen, sondern direkt abgebildet wurde. Vor dieser Entdeckung waren Direktabbildungen nur möglich, wenn sich die betreffenden Sternensysteme deutlich von unserem Sonnensystem unterschieden: Entweder wenn der Planet seinen Zentralstern in sehr großer Entfernung umlief oder wenn seine Temperatur höher als 1.000 Grad Celsius lag.

Relationen

Verglichen mit den anderen Kandidaten ist GJ 758 B den großen Körpern unseres Planetensystems wie Jupiter oder Saturn viel ähnlicher: Er umläuft einen sonnenähnlichen Stern in einer Entfernung, welcher derjenigen der äußeren solaren Planeten entspricht: Er steht etwa so weit von seinem Mutterstern entfernt wie Neptun von der Sonne. Die Gesamtgröße der Umlaufbahn von GJ 758 B lässt sich anhand der verfügbaren Daten allerdings nur abschätzen, am wahrscheinlichsten erscheint ein etwa 59 Mal größerer Abstand als der zwischen Erde und Sonne.

Besonders interessant ist die vergleichsweise geringe Temperatur des Himmelskörpers, die zwischen 280 und 370 Grad Celsius liegt. "Das entspricht der Temperatur eines Backofens oder jener auf der sonnenzugewandten Seite des Planeten Merkur", sagt Christian Thalmann vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Erstautor der Veröffentlichung im "Astrophysical Journal". Zum Vergleich: Der in ähnlich großem Abstand um die Sonnen kreisende Neptun hat eine Oberflächentemperatur von minus 200 Grad Celsius. Die viel höhere Temperatur von GJ 758 B weist darauf hin, dass er sich noch in der Phase der Kontraktion befindet, während der junge, massereiche 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.

Um die Abbildung zu ermöglichen, arbeiteten die Astronomen mit einem neuen Instrument zur Suche nach extrasolaren Planeten: Die HiCIAO genannte Kamera ist am 8-Meter-Teleskop Subaru auf dem Mauna Kea in Hawaii montiert. Zur Beseitigung der durch Luftturbulenzen verursachten Unschärfe setzten die Forscher adaptive Optik ein. Zwar geht auf jeder einzelnen Aufnahme das winzige Signal des Planeten im verbliebenen Lichthof des Zentralsterns unter; aber durch die Kombination zeitlicher Sequenzen von Einzelbildern, das sogenannte "Angular Differential Imaging" (ADI), konnten die Astronomen den Lichthof des Zentralsterns so weit unterdrücken, dass sich das schwache Leuchten des Begleiters GJ 758 B im endgültigen Bild zeigte. (red)

  • Zum Vergleich: Links die Sonne und Jupiter, rechts GJ 758 und der kirschrot glühende Braune Zwerg GJ 758 B.
    illustration: mpia/naoj

    Zum Vergleich: Links die Sonne und Jupiter, rechts GJ 758 und der kirschrot glühende Braune Zwerg GJ 758 B.

  • Im August 2009 gelang am Subaru-Teleskop mit dem HiCIAO-Instrument die direkte Entdeckung von GJ 758 B. Die Existenz eines zweiten Begleiters,  GJ 758 C, ist noch nicht bewiesen: Eine spätere Aufnahme des Systems könnte klären, ob es sich um einen Angehörigen dieses Sternensystems handelt oder um einen Stern im Hintergrund, der zum Zeitpunkt der Aufnahme zufällig in dieser Konstellation zu sehen war.
    foto: mpia/naoj

    Im August 2009 gelang am Subaru-Teleskop mit dem HiCIAO-Instrument die direkte Entdeckung von GJ 758 B. Die Existenz eines zweiten Begleiters, GJ 758 C, ist noch nicht bewiesen: Eine spätere Aufnahme des Systems könnte klären, ob es sich um einen Angehörigen dieses Sternensystems handelt oder um einen Stern im Hintergrund, der zum Zeitpunkt der Aufnahme zufällig in dieser Konstellation zu sehen war.

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