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EXTRASOLARE PLANETEN
Das reflektierte Licht von HD 189733b
Redaktion / Pressemitteilung der ETH Zürich
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27. Dezember 2007

Astronomen haben jetzt eine neue Methode vorgestellt, die es erstmals erlaubt, das reflektierte Licht eines extrasolaren Planeten zu beobachten und so den Planeten und dessen Umlaufbahn direkt zu vermessen. Der mit dem neuen Verfahren beobachtete Exoplanet ist kein Unbekannter und dürfte inzwischen zu den am besten erforschten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zählen. Trotzdem weiß man über ihn noch recht wenig.

HD 189733

Das Sterne-Planeten-System HD189733 nahe der Halbmondphase, wenn die Polarisation des reflektierten Lichtes ein Maximum erreicht. Bild: ETH Zürich, S.V. Berdyugina

Wegen ihrer großen Entfernung können Planeten außerhalb unseres Sonnensystems in der Regel auch mit dem besten Teleskop optisch nicht von ihren Muttersternen separiert werden. Einem internationalen Forschungsteam, unter der Leitung von Prof. Svetlana Berdyugina vom Institut für Astronomie der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, ist es nun erstmals gelungen, das sichtbare gestreute Licht eines extrasolaren Planeten zu beobachten. Das internationale Team von Astronomen stellte das Verfahren jetzt in einer Arbeit vor, die in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters erschienen ist.

Bislang war die Bestimmung so genannter Exoplaneten meist nur auf indirektem Wege möglich: Zum Beispiel untersucht man das Licht eines Sterns, erkennt, dass dieser ein wenig wackelt, und schließt aus diesem periodischen Wackeln, dass in der Nähe ein Planet mit einer entsprechenden Anziehungskraft vorhanden sein muss. Das Forscherteam um Berdyugina machte sich nun die Polarisation von reflektiertem Licht zu Nutze, um dem Exoplaneten direkt auf die Spur zu kommen.

Der untersuchte Exoplanet ist kein Unbekannter und liegt etwa 60 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Fuchs. Er umkreist den Zwergstern HD189733 so, dass er - von der Erde aus gesehen - bei jedem Umlauf vor dem Stern durchzieht. Astronomen sprechen bei diesem Ereignis von "Transit". Der Exoplanet mit Namen HD189733b wurde vor zwei Jahren entdeckt und - wie berichtet - bereits mit verschiedensten Teleskopen untersucht.

Man wusste daher bereits, dass es sich bei HD189733b um einen "heißen Jupiter" handelt, also um einen Gasplaneten, der sich extrem nahe um den Mutterstern bewegt, wodurch sich seine Atmosphäre aufgrund der großen Hitze ausdehnt. Anders als der Planet Jupiter, welcher die Sonne in zwölf Jahre einmal umkreist, umrundet der Planet HD189733b seinen Mutterstern in etwas mehr als zwei Tagen.

Die Astronomenteam um Berdyugina benutzte für ihre Beobachtungen das ferngesteuerte 60-Zentimeter Teleskop auf der Kanareninsel La Palma, das der Königlichen Schwedischen Akademie der Wissenschaften gehört und von finnischen Wissenschaftlern modernisiert wurde. Die Wissenschaftler haben nun mit Hilfe des Instrumentes polarimetrische Messungen des Sterns und seines Planeten durchgeführt.

Reflektiertes Licht ist in der Regel polarisiertes Licht. Ähnlich wie eine Polaroid-Sonnenbrille grelles, reflektiertes Sonnenlicht herausfiltert, hat das Team von Wissenschaftlern durch die Messung von polarisiertem Licht das schwache, vom Exoplaneten reflektierte Licht aus dem viel helleren Sternlicht extrahiert. Dadurch konnten die Wissenschaftler nicht nur die Größe des Exoplaneten und dessen Atmosphäre bestimmen, sondern zudem direkt die planetare Umlaufbahn beschreiben.

Die Stärke der Polarisation hängt dabei vom jeweiligen Streuungswinkel ab. Bei einem Winkel von 90 Grad ist das Licht am stärksten polarisiert. Die Astronomen haben entdeckt, dass die Polarisation ein Maximum erreicht, wenn der Planet von der Erde aus gesehen etwa halb - analog zu Halbmondphasen - beleuchtet wird, was zweimal pro Orbit vorkommt. Aus der gemessenen Polarisation ergibt sich, dass die Atmosphäre deutlich - mehr als 30 Prozent - grösser ist, als der undurchsichtige Bestandteil des Planeten, der während den Transits beobachtete wurde.

Wahrscheinlich besteht die Atmosphäre aus weniger als einem halben Mikrometer großen Teilchen, wie zum Beispiel aus Atomen, Molekülen, vielleicht teilweise auch Wassermolekülen, oder kleinen Staubteilchen. "Die polarimetrische Entdeckung reflektieren Lichts von Exoplaneten eröffnet neue, weitreichende Möglichkeiten zur Erforschung der physikalischen Eigenschaften ihrer Atmosphären", zeigte sich Berdyugina überzeugt. "Außerdem können wir mehr über die Radien und Massen und dadurch die Dichten der Planeten lernen, auch im Fall von anderen Exoplaneten ohne Transits."

Forum
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siehe auch
Extrasolare Planeten: Dunstige Atmosphäre verhüllt HD 189733b - 11. Dezember 2007
Extrasolare Planeten: Wasserdampf in ferner Atmosphäre - 12. Juli 2007
Spitzer: Stürmische Winde auf HD 189733b - 10. Mai 2007
Extrasolare Planeten: Trockener und staubiger als gedacht - 22. Februar 2007
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
ETH Zürich
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