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EXTRASOLARE PLANETEN
Geneigte Bahnen um Ypsilon Andromedae
von Stefan Deiters
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1. Juni 2010

Schon länger wissen Astronomen, dass um den rund 44 Lichtjahre entfernten Stern Ypsilon Andromedae Planeten kreisen. Neue Untersuchungen mit dem Weltraumteleskop Hubble und erdgebundenen Teleskopen ergaben nun, dass deren Bahnen stark gegeneinander geneigt sind. Auch die Schätzungen für ihre Masse mussten deutlich korrigiert werden.

Ypsilon Andromedae A

Das Planetensystem um Ypsilon Andromedae A mit den jetzt bestimmten Planetenbahnen.  Bild: NASA, ESA und A. Feild (STScI)

"Diese Entdeckungen werden dazu führen, dass in Zukunft Untersuchungen von extrasolaren Planetensystemen deutlich komplizierter werden", ist Barbara McArthur von der University of Texas in Austin überzeugt. "Astronomen können nun nicht einfach davon ausgehen, dass sich alle Planeten um einen Stern in einer Ebene bewegen." McArthur und ihr Team nutzten für die Untersuchung Daten des Weltraumteleskops Hubble, des Hobby-Eberly-Teleskops sowie von weiteren erdgebundenen Instrumenten. Sie stellten die Resultate in der vergangenen Woche auf einer Konferenz in Florida vor und berichten darüber zudem in der heute erscheinenden Ausgabe der Fachzeitschrift Astrophysical Journal.

Seit mehr als zehn Jahren wissen Astronomen, dass um den 44 Lichtjahre entfernten, gelblich-weißen Stern Ypsilon Andromedae Planeten kreisen (astronews.com berichtete). Der Stern ähnelt unserer Sonne, ist allerdings ein wenig jünger und massereicher. Mit Hilfe von ganz unterschiedlichen Daten von Hubble und erdgebundenen Teleskopen ist es den Wissenschaftlern nun gelungen, für zwei der drei Planeten um Ypsilon Andromedae die genaue Masse zu bestimmen. Sie stellten außerdem fest, dass die Bahnen dieser beiden Planeten um 30 Grad zueinander geneigt sind, sie also nicht in der gleichen Ebene um ihren Zentralstern kreisen wie zum Beispiel die Planeten um unsere Sonne. Das Team entdeckte auch Hinweise auf einen vierten Planeten in dem System.

"Wahrscheinlich ist Ypsilon Andromedae ähnlich entstanden wie unser Sonnensystem, doch die Endphase könnte etwas anders verlaufen sein, was die beobachteten Unterschiede erklärt", so McArthur. "Bislang ging man davon aus, dass sich Planeten in einer flachen Scheibe bilden und später auch in dieser Ebene um den Stern kreisen. Hier haben wir jetzt zwei Planeten, die mit deutlich unterschiedlicher Bahnneigung ihre Sonne umrunden, was darauf hindeutet, dass das Standardmodell nicht immer stimmen muss."

Für die festgestellten Bahnneigungen könnte es verschiedene Gründe geben: "Dazu zählen Wechselwirkungen zwischen Planeten während einige ins Innere des Systems gewandert sind, das Hinausschleudern eines Planeten aus dem System oder der Einfluss des Begleitsterns Ypsilon Andromedae B", so McArthur. Bei Ypsilon Andromedae handelt es sich nämlich um ein Doppelsternsystem. Nach einer dynamischen Analyse deutet vieles darauf hin, dass die Bahnneigungen durch das Hinauskatapultieren eines Planeten aus dem System zu erklären sind. Unklar ist allerdings, was genau zu diesem Ereignis geführt hat.

Für die Untersuchung des fernen Planetensystems wurden astrometrische Daten von Hubble mit Radialgeschwindigkeitsmessungen erdgebundener Teleskope kombiniert. Mit Hubbles Fine Guidance Sensors konnte das Team die Position von Ypsilon Andromedae exakt bestimmen - einschließlich der Wackelbewegung, die durch die umlaufenden und nicht sichtbaren Planeten entsteht. Die Radialgeschwindigkeitsmessungen, die über einen Zeitraum von 14 Jahren gemacht wurden, liefern Daten über die Bewegung des Sterns in Richtung Erde und von der Erde weg.

Durch Kombination beider Datensätze gelang es den Astronomen nicht nur die Bahnneigung der beiden Planeten "c" und "d" zu bestimmen, sondern zudem ihre exakte Masse. Auch dabei gab es eine Überraschung: Bislang hatte man angenommen, dass der Planet "c" eine Masse von mindestens zwei Jupitermassen hat und der Planet "d" es auf mindestens 4 Jupitermassen bringt. Nach den neuen Berechnungen hat "c" die 14-fache Masse von Jupiter und "d" die 10-fache.

"Die Hubble-Daten machen deutlich, dass Radialgeschwindigkeitsmessungen nicht die ganze Geschichte verraten", so Fritz Benedict vom McDonald Oberservatory. "Dass sich die Reihenfolge der Masse der Planeten verändert hat, war schon beeindruckend." In den Radialgeschwindigkeits-Daten fanden sich Hinweise auf einen vierten Planeten, der in deutlich größerer Entfernung um Ypsilon Andromedae kreist, über den aber noch keine Details bekannt sind.

Ein Rätsel bleibt auch die Bahnneigung des innersten Planeten. Um hier Informationen zu erhalten, müssten Hubbles astrometrische Fähigkeiten etwa 1000-mal besser sein. Hubble konnte aber bestätigen, dass Ypsilon Andromedae ein Doppelsternsystem ist. Bei dem Partner handelt es sich um einen roten Zwerg, der deutlich masseärmer und leuchtschwächer als die Sonne ist. "Wir wissen nichts über seinen Orbit", so Benedict, "er könnte sehr exzentrisch sein, so dass sich beide Sterne sehr weit annähern." Dabei könnte es dann auch zu Störungen der Planetenbahnen kommen.

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siehe auch
Extrasolare Planeten: Unerwartete Bahnen geben Rätsel auf - 13. April 2010
Spitzer: Tag und Nacht auf einer fernen Welt - 13. Oktober 2006
Extrasolare Planeten: Zwei auf einen Streich - 16. April 1999
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
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