Planet HR 8799e zeigt neue Details

    8. April 2019, 09:00
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    Astronomen nutzen Interferometrie, um das Profil eines 130 Lichtjahre entfernten Exoplaneten zu schärfen

    illustration: eso/luis calçada
    Der Planet HR 8799e ist einer von vier Riesen jenseits der Jupiter-Größe, die um einen 130 Lichtjahre entfernten Stern kreisen (das Bild ist eine künstlerische Darstellung: so nah kann uns die Astronomie leider noch nicht heranrücken).

    Heidelberg – Der knapp 130 Lichtjahre von uns entfernte Planet HR 8799e gehört zu einem exklusiven Club: Unter den tausenden Exoplaneten, die man bereits entdeckt hat, ist er einer von nur rund 120, von denen man tatsächlich ein Bild hat; alle anderen konnten nur indirekt nachgewiesen werden. Dieses Bild ist aber noch jederzeit verbesserbar – und genau das ist mit einer neuen Methode gelungen, berichtet das Max-Planck-Institut für Astronomie.

    Eine internationale Forschergruppe unter der Leitung von Sylvestre Lacour vom Observatoire de Paris nutzte das Instrument GRAVITY am Very Large Telescope Interferometer der Europäischen Südsternwarte in Chile. GRAVITY kann mithilfe sogenannter Interferometrie das Licht mehrerer Teleskope zu einem gemeinsamen Bild kombinieren. Im Zusammenspiel der vier 8-Meter-Teleskope des Very Large Telescope lassen sich auf diese Weise Details sichtbar machen, wie sie ein Einzelteleskop nur mit rund 100 Metern Spiegeldurchmesser liefern könnte.

    Das Zielobjekt

    HR 8977e ist Teil eines jungen Sternsystems, in dem bislang vier Planeten nachgewiesen werden konnten. Bei allen handelt es sich um übergroße Gasplaneten mit der fünf- bis zehnfachen Masse des Jupiter. Unter diesen vieren ist HR 8799e derjenige mit der geringsten Entfernung zum Stern. Dieser Umstand machte es bisher umso schwieriger, den Planeten und den Stern in Teleskopbeobachtungen sauber auseinanderzuhalten. Die Strahlung des Sterns ist rund 20.000 Mal größer als die des Planeten – der Planet wird also regelrecht überstrahlt.

    GRAVITY konnte nun viel schärfere Bilder des Exoplaneten liefern als seine Vorgängerinstrumente. Mithilfe der hochauflösenden Bilder des Instruments konnte die Entfernung des Sterns zum Planeten zehn Mal genauer als zuvor ermittelt werden. Das erlaubt bereits jetzt eine genauere Bestimmung der Umlaufbahn des Planeten, die den neuen Messungen nach leicht gegen die Bahnebene der anderen Planeten des HR 8799-Systems geneigt zu sein scheint. Nach derzeitigen Schätzungen benötigt HR 8799e zwischen 40 und 50 Jahren, um einmal um seinen Stern zu laufen.

    Atmosphärische Überraschung

    Das neue Verfahren erlaubt es auch, das Licht des Planeten besonders trennscharf vom Licht des Sterns zu unterscheiden – deutlich besser als mit herkömmlichen Methoden, die versuchen, das Licht des Zentralsterns mithilfe einer Maske abzublocken ("Koronografie"). Damit ließ sich das Spektrum von HR 8799e viel genauer bestimmen als bisher. Wie sich zeigte, ist die Atmosphäre des 30 Millionen Jahren alten – also noch sehr jungen – Gasplaneten mit einer Temperatur von etwa 880 Grad Celsius noch relativ heiß.

    Zudem barg das Spektrum eine Überraschung, wie Max-Planck-Forscherin Silvia Scheithauer berichtet: "Ausgehend von unserem eigenen Sonnensystem, würde man bei einem Gasplaneten mit dieser Temperatur große Mengen an Methan in der Atmosphäre erwarten. Überraschenderweise enthält die Atmosphäre von HR 8799e aber kaum Methan, aber dafür große Mengen an Kohlenmonoxid."

    Dies zeige einmal mehr, dass die Astronomen noch viel über die Planetenentstehung lernen müssen – und auch, wie wichtig die Spektroskopie von Exoplaneten-Atmosphären für den weiteren Erkenntnisfortschritt sein dürfte. (red, 8. 4. 2019)

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