Der erste Planet des Gemini Planet Imagers

Seit knapp einem Jahr wird an zwei der größten Observatorien der Welt mit neuen Instrumenten versucht, Bilder von Exoplaneten aufzunehmen. Das eine Instrument (der Gemini Planet Imager – GPI) befinden sich am Gemini South Teleskop und das andere (SPHERE – Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) am Very Large Teleskop der ESO. Beide Instrumente arbeiten bei infraroten Wellenlängen und sind mit hochmodernen adaptiven Optik Systemen ausgestattet, die es erlauben, trotz der störenden Erdatmosphäre beugungsbegrenzte Bilder mit den Grossteleskopen aufzunehmen. Das Ziel beider Instrumente ist es, Bilder von jungen Gasplaneten aufzunehmen, welche aufgrund ihres jungen Alters selber noch genügend Energie bei den entsprechenden Beobachtungswellenlängen abstrahlen: Man möchte also die thermische Strahlung der Planeten direkt aufnehmen und nicht etwa reflektiertes Licht.

Nun hat GPI vor wenigen Wochen einen ersten Erfolg verkündet: Die Entdeckung eines Gasriesen bei dem 20 Millionen Jahren jungen Stern 51 Eridani. Der Planet hat eine projizierte Entfernung von seinem Stern von nur ca. 13 astronomischen Einheiten (also etwas weiter entfernt als Saturn von unserer Sonne) und eine effektive Temperatur von ca. 600-750 Kelvin. Damit 51 Eri b einer der kühlsten Planeten, die jemals direkt detektiert wurden. Die Masse des Objekts lässt sich nicht direkt aus den Bildern bestimmen, sondern nur mithilfe von Modellrechnungen, die die Leuchtkraft eines Planeten aufgrund seines Alterns und seiner Masse vorhersagen. Da die Leuchtkraft aus den Bildern bestimmt werden und das Alter des Sterns als Näherung für das Alter des Planeten benutzt werden kann, lässt nun umgekehrt die Masse des Planeten mit ca. 2 Jupitermassen abschätzen. Damit wäre 51 Eri b der ‘leichteste’ Exoplanet, der jemals direkt beobachtet wurde. Weiterhin enthalten die Daten Hinweise auf Wasser und Methan in der Atmosphäre, was man bei Gasriesen mit der geschätzten Masse und Temperaturen durchaus erwarten würde.

Die Hoffnung der Exoplanetenforscher ist, das dies die erste von noch vielen weiteren Entdeckungen von GPI (und SPHERE) ist. Beide Instrumente werden in den kommenden 4 Jahren im Rahmen von grossangelegten Projekten noch hunderte weitere Sterne nach Planeten absuchen. So erhofft man sich eine statistische Aussage über das Vorhandensein von Gasreisen mit grossen Umlaufzeiten treffen zu können.

Nahinfrarot Bild des Exoplaneten 51 Eri b. Der Zentralstern wurde bei der Beobachtungen mit einem Coronagraphen abgedeckt, um den leuchtschwächeren Planeten sichtbar zu machen. In dem Bild wurde das verbleibende Sternenlicht zusätzlich herausgerechnet und die ursprüngliche Position des Stern ist mit einem Kreuz angedeutet.

Credit: J. Rameau (UdeM) und C. Marois (NRC Herzberg) Nahinfrarot Bild des Exoplaneten 51 Eri b. Der Zentralstern wurde bei der Beobachtungen mit einem Coronagraphen abgedeckt, um den leuchtschwächeren Planeten sichtbar zu machen. In dem Bild wurde das verbleibende Sternenlicht zusätzlich herausgerechnet und die ursprüngliche Position des Stern ist mit einem Kreuz angedeutet.

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Nach dem Studium der Physik in Heidelberg promovierte Sascha Quanz am Max-Planck-Institut fuer Astronomie. Im Anschluss daran arbeitete er 2 Jahre in einer internationalen Unternehmensberatung, bevor seine Wissenschaftskarriere in der Schweiz fortsetzte. Seit 2009 forscht er an der ETH Zürich über Extrasolare Planeten und ihre Entstehung.

2 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Mich überrascht, dass man mit solchen Grossteleskopen wie dem Gemini South Teleskop und dem Very Large Telescope Sterne nach Exoplaneten absucht ohne vorherigen Hinweis, dass die untersuchten Sterne auch wirklich einen im Enstehen begriffenen Gasriesen besitzen. Ich hätte erwartet, dass eine Himmelsdurchmusterung bereits geeignete Kandidaten liefert, so dass die Grossteleskope sich nur noch auf Sterne “einlassen”, die mit grosser Wahrscheinlichkeit den gewünschten jungen Gasplaneten besitzen. Nun vielleicht ist das ja teilweise so, denn es muss sich um jungen Sonnensysteme handeln, die junge Gasplaneten besitzen und so werden die Grossteleskope sicherlich nur junge Sonnen untersuchen. Trotzdem müssen wohl dutzende von Kandidaten “angesehen” werden bis man dann auf einen jungen Gasplaneten stösst.

  2. Die eigentliche Aufgabe von Grossteleskopen bei der Exoplanetensuche sehe ich in spektralen Untersuchungen der Exoplanetenatmosphäre (Gashülle). Diese sind nämlich mit den Instrumenten, die einen Grossteil des Himmels nach Exoplaneten absuchen (beispielsweise mit der Transitmethode) nicht möglich. Interessant wird es dann werden, wenn die Atmosphäre eines erdgrossen Exoplaneten in der habitablen Zone untersucht werden kann und die spektrale Untersuchung einen hohen Sauerstoffanteil nachweist. So etwas wird wohl erst mit den in den 2020er Jahren errichteten Grossteleskopen möglich, also mit dem James Webb Teleskop, dem European Extremely Large Telescope und dem Giant Magellan Telescope

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