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EXTRASOLARE PLANETEN
Planetenfunde im Hubble-Archiv
von Stefan Deiters
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7. Oktober 2011

Bei einer aufwendigen Neuanalyse von Hubble-Daten aus dem Jahr 1998 haben Astronomen zwei extrasolare Planeten entdeckt, die damals übersehen worden waren. Der Vergleich mit aktuellen Beobachtungen liefert den Astronomen nun wichtige Informationen über die Bahnen der Planeten. Jetzt hoffen sie, mit der Methode auch unbekannte Welten aufspüren zu können.

HR 8799

Das HR 8799-System: die unbearbeitete NICMOS-Aufnahme aus dem Jahr 1998...

HR 8799

... und die bearbeitete Version, auf dem die drei Planeten gut zu erkennen sind.

HR 8799

Die vermutete Konfiguration des Systems HR 8799.  Bild: NASA, ESA, STScI, R. Soummer

Dass es um den jungen massereichen und 130 Lichtjahre entfernten Stern HR 8799 Planeten gibt, weiß man bereits seit 2007: Zunächst wurden durch Beobachtungen mit dem Keck-Teleskop und dem Gemini-Nord-Teleskop auf Hawaii im nahen Infrarot drei Planeten um die ferne Sonne aufgespürt (astronews.com berichtete), im letzten Jahre dann fand das gleiche Astronomenteam noch den vierten, innersten Planeten. Dabei handelte es sich nicht etwa um eine indirekte Entdeckung, sondern um eine tatsächliche Beobachtung, so dass HR 8799 das bislang einzige extrasolare Planetensystem mit mehreren Planeten ist, von dem es tatsächlich Bilder gibt.

Schon 2009 gelang es David Lafreniere von der Universität im kanadische Montreal den äußersten Planeten des Systems in Hubble-Daten aufzuspüren, die das Weltraumteleskop im Jahr 1998 mit Hilfe des Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) gemacht hatte. Damit war gezeigt, dass man mit einem neuen Verfahren zur Datenanalyse tatsächlich leuchtschwache Planeten sichtbar machen kann, die eigentlich im hellen Schein ihrer Zentralsterne untergehen.

Remi Soummer von Space Telescope Science Institute in Baltimore hat sich die NICMOS-Archivdaten jetzt auch noch einmal vorgenommen und konnte bei einer neuen Analyse zwei weitere Planeten des Systems aufspüren. Nur der innerste Planet ließ sich auf den Bildern nicht entdecken, da sein Orbit bereits am Rand der Blende liegt, mit der bei NICMOS das Licht des Zentralsterns abgedunkelt wird.

Der Nachweis der Planeten auf Bildern, die im Abstand von mehreren Jahren aufgenommen wurden, verrät den Astronomen einiges über ihre Bahnen und das Verhalten von Multiplanetensystemen, in denen sich massereiche Planeten auch stark gegenseitig beeinflussen können. "Mit Hilfe der Hubble-Bilder können wir nun die Form der Bahnen besser bestimmen und daraus mehr über die Stabilität des Systems, die Masse der Planeten, die Exzentrizität der Orbits und ihre Inklination erfahren", so Soummer, der seine Resultate in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal veröffentlichen wird.

Die drei äußeren Gasriesen von HR 8799 haben Orbits mit einer Umlaufdauer von etwa 100, 200 und 400 Jahren. Astronomen müssen also sehr lange warten, um verfolgen zu können, wie sie sich auf ihrer Bahn fortbewegen. Die neuen Hubble-Daten sind da eine wichtige Hilfe. "Dem Archiv verdanken wir zehn Jahre Wissenschaft", so Soummer, "ohne diese Daten hätten wir ein weiteres Jahrzehnt warten müssen." Trotzdem hat sich die Position des äußersten Planeten innerhalb dieser zehn Jahre kaum verändert. "Aber beim nächsten Planeten sieht man dann schon etwas vom Orbit und beim dritten, inneren Planeten ist die Bewegung sehr deutlich."

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1998 hatte man die Planeten auf den Hubble-Bildern nicht entdeckt, weil damals die entsprechenden Analysemethoden noch nicht zur Verfügung standen. Die Astrononen haben zwar versucht, das Licht des Zentralsterns aus dem Bild herauszurechnen, um so das schwache Leuchten der Planeten sichtbar zu machen, doch das Streulicht war noch immer zu stark, um etwas erkennen zu können.

Lafreniere hat dann eine ganze Bibliothek von Referenzsternen benutzt, um den "Fingerabdruck" des Zentralsterns präziser herausrechnen zu können. Soummer und sein Team haben diese Methode weiterentwickelt und verwendeten für die Korrektur der Daten 466 Bilder von Referenzsternen, die aus archivierten NICMOS-Beobachtungen stammen. Außerdem bearbeiteten die Wissenschaftler die Aufnahmen noch weiter, erhöhten etwa den Kontrast und entfernten bestimmte Beugungsmuster. Auf diese Weise wurden schließlich die beiden Planeten sichtbar, deren Helligkeit nur etwa 1/100.000 der Helligkeit des Zentralsterns im nahen Infrarot beträgt.

Soummer plant nun 400 weitere Sterne aus dem NICMOS-Archiv mit der neuen Methode zu analysieren. Die Bildqualität dürfte sich damit um einen Faktor 10 im Vergleich zu den damals zur Verfügung stehenden Analyseverfahren verbessern. Die Astronomen hoffen, so eine Liste mit potentiellen Planetenkandidaten erstellen zu können, die sich dann mit bodengebundenen Teleskopen bestätigen lassen sollten. Für den Fall, dass auf diese Weise ein neuer Planet entdeckt wird, stünde sofort Datenmaterial über mehrere Jahre zur Verfügung, um den Orbit der fernen Welten bestimmen zu können.

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siehe auch
Extrasolare Planeten: Kleines Teleskop fotografiert drei Exoplaneten - 15. April 2010
VLT: Erstes direktes Spektrum eines Exoplaneten - 13. Januar 2010
Extrasolare Planeten: Beschreibung eines fernen Planetensystems - 21. August 2009
Keck & Gemini: Drei Exoplaneten auf einem Bild - 13. November 2008
Ferne Welten - auf der Suche nach extrasolaren Planeten und der zweiten Erde
Links im WWW
Hubble, Seiten der NASA
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