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Geneigte Bahnen um Ypsilon Andromedae
von Stefan Deiters
astronews.com
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.
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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