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Artikel 13. November 2008
HUBBLE photographiert Exoplaneten
Erste direkte Beobachtung eines planetaren Begleiters um einen anderen Stern - Fomalhaut b umkreist seinen Stern in 872 Jahren einmal

Fomalhaut b
Oben: Eine künstlerische Darstellung des als Fomalhaut b bezeichneten auf den HUBBLE-Aufnahmen neuentdeckten Planeten, wie er sein Zentralgestirn umkreist. Der drei Jupitermassen schwere Planet bewegt sich in rund 872 Jahren einmal um Fomalhaut herum. (Abbildung: ESA, NASA, und L. Calcada (ESO für STScI)
Das Weltraumteleskop HUBBLE der NASA ist der erste Schnapschuß von einem Planeten in der Umlaufbahn eines anderen Sterns im sichtbaren Licht gelungen. Der Planet, dessen Masse auf nur drei Jupitermassen geschätzt wird, umkreist den hellen Südhimmelstern Fomalhaut, der in nur 25 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Südlicher Fisch (Piscis Australis) liegt.

Fomalhaut war schon immer ein Kandidat für Planetenjäger, seit in den 80er Jahren der Infrarotsatellit IRAS einen Überschuß an Staub (ein sicheres Zeichen für ein sich bildendes Planetensystem) in seiner unmittelbaren Umgebung entdeckt hatte.

Im Jahr 2004 hatte der Koronograph der Hochauflösenden Kamera in HUBBLE's fortschrittlicher Kamera für Durchmusterungen (ACS) das erste aufgelöste Bild im sichtbaren Licht von der Region um den Stern produziert. (Anm.: Ein Koronograph ist ein Gerät, mit dem das helle Licht eines Zentralsterns abgeblockt werden kann, um die lichtschwachen Gebiete und Objekte darum aufnehmen zu können, die sonst vom Stern überstrahlt werden.) Es zeigte einen Ring protoplanetarischen Materials in rund 21,5 Milliarden Kilometer Entfernung vom Stern mit einer scharfen Innenkante.

Diese große Staub- und Kleinstobjektwolke ist dem Kuipergürtel, der unser Sonnensystem umkreist, sehr ähnlich und besteht aus einer breiten Palette von Objekten angefangen bei Staubkörnern bis hin zu Objekten in der Größe von Zwergplaneten, wie unser Pluto.

HUBBLE-Astronom Paul Kalas von der Universität von Kalifornien in Berkley und andere Mitglieder seiner Gruppe vermuteten bereits in 2005, daß der Ring durch den Schwerkrafteinfluß eines Planeten zwischen dem Stern und der inneren Seite des Rings in Form gehalten wird, quasi so, wie ein Schäferhund eine Schafherde zusammenhält.

Planetenentdeckung
Oben: Das Übereinanderlegen der Aufnahmen aus den Jahren 2004 und 2006 zeigte, daß sich eines der helleren Objekte in der Staubscheibe offenbar weiterbewegt hatte. Aus der Verschiebung ließ sich eine Umlaufzeit von 872 Jahren um den Zentralstern abschätzen. (Abbildung: NASA, ESA, P. Kalas)
Jetzt hat HUBBLE tatsächlich eine Lichtquelle rund 2,9 Milliarden Kilometer von der Innenkante des Rings im Innern des Systems photographiert. Über diese Ergebnisse wird in der Ausgabe vom 14. November der Zeitschrift Science berichtet.

"Unsere Beobachtungen mit HUBBLE erwiesen sich als außerordendlich schwierig. Fomalhaut b ist rund 1 Milliarde mal lichtschwächer als sein Stern. Wir haben mit diesem Programm in 2001 begonnen und unser Durchhaltevermögen hat sich schließlich ausgezahlt", erklärte Kalas.

Beobachtungen, die im Abstand von 21 Monaten mit dem Koronographen der ACS angefertigt wurden, zeigen, daß sich das Objekt auf einer Bahn um den Stern herum bewegt und deshalb schwerkraftmäßig an ihn gebunden ist. Der Planet ist 17,2 Milliarden Kilometer von seinem Stern entfernt, oder rund 10 mal soweit, wie der Planet Saturn von unserer Sonne.

Der Planet ist heller, als man für ein Objekt von drei Jupitermassen erwarten könnte. Eine Möglichkeit ist, das er wie der Saturn einen Ring aus Eis und Staub besitzt, der das Sonnenlicht reflektiert. Der Ringstaub könnte sich irgendwann zusammenballen und ein Mondsystem bilden. Die Größe des Rings wird anhand der zur Verfügung stehenden Daten auf eine Größe geschätzt, die der Region von Jupiter und seiner vier größten Satelliten entspricht.

Kalas und seine Gruppe hatten HUBBLE zuerst im Jahr 2004 eingesetzt, um Fomalhaut zu photographieren und machten dabei die unerwartete Entdeckung der Staubscheibe. Damals bemerkten sie bereits ein paar helle Stellen auf dem Bild, die sie als mögliche Planetenkandidaten registrierten. Eine Folgeaufnahme im Jahr 2006 zeigte, daß eines dieser Objekte seit 2004 seine Position verändert hatte. Die Größe dieser Verschiebung läßt nach dem Keplerschen Gesetz der Planetenbewegung auf eine Umlaufzeit von rund 872 Jahren schließen.

Weitere Beobachtungen in der Zukunft sollen den Planeten im infraroten Licht aufnehmen und man will nach Anzeichen von Wasserdampfwolken in der Atmosphäre suchen. Astrometrische Messungen seiner Umlaufbahn werden außerdem genügend Präzision bringen, um seine Masse genauer zu bestimmen.

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, das im Jahr 2013 gestartet werden soll, wird in der Lage sein, koronographische Aufnahmen von Fomalhaut im nahen und mittleren Infrarot anzufertigen. Webb wird außerdem fähig sein, auch nach anderen Planeten in dem System zu suchen und die Region im Inneren des Staubrings nach Strukturen,wie einen inneren Astroidengürtel abzusuchen.

Quelle: NASA-Science
Bearbeitet von: Matthias Pätzold


letzte Änderung am 14. November MMVIII