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51 PEGASI B
Erstes Spektrum im sichtbaren Licht
von Stefan Deiters
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22. April 2015

Astronomen ist es erstmals gelungen, das von einem extrasolaren Planeten reflektierte sichtbare Licht näher zu untersuchen. Sie konnten dadurch mehr über die Eigenschaften der fernen Welt lernen. Der untersuchte Planet ist bereits eine Berühmtheit: Es handelt sich nämlich um 51 Pegasi b, den ersten extrasolaren Planeten, der um einen normalen Stern entdeckt wurde.

51 Pegasi b

So könnte der Exoplanet 51 Pegasi b und sein Zentralstern aussehen. Bild: ESO / M. Kornmesser / Nick Risinger (skysurvey.org) [Großansicht]

51 Pegasi b zählt mit zu den bekanntesten extrasolaren Planeten. Er ist zwar alles anderes als erdähnlich und gleicht mehr einer heißen Variante unseres Gasriesen Jupiter, doch war 51 Pegasi b der erste extrasolare Planet, den man 1995 um einen normalen Stern gefunden hat. Der Planet ist rund 50 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Inzwischen kennt man fast 2.000 extrasolare Planeten, doch ihre Untersuchung ist noch immer schwierig. Um nämlich mehr über ein entferntes Objekt zu erfahren, müssen Astronomen dessen Licht analysieren können und dies gelingt in den wenigsten Fällen - und dann auch nicht im sichtbaren Bereich des Lichts.

Doch jetzt schiebt sich 51 Pegasi b erneut ins Rampenlicht der Geschichte der Erforschung extrasolarer Planeten. Astronomen ist es nämlich gelungen, mithilfe des Instruments HARPS am 3,6-Meter-Teleskop der europäischen Südsternwarte ESO in La Silla das Spektrum des sichtbaren Lichts aufzunehmen, das von 51 Pegasi b reflektiert wurde.

HARPS ist ein Instrument, das extra für die Entdeckung von Planeten um andere Sonnen entwickelt wurde und ist für unzählige Planetenfunde verantwortlich. Es handelt sich dabei um einen extrem empfindlichen Spektrografen. Mit diesem versuchen die Astronomen das leichte Wackeln eines Zentralsterns nachzuweisen, das durch den Umlauf eines oder mehrerer Planeten verursacht wird.

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Bei dieser Methode zur Planetenentdeckung ist die ferne Welt selbst also nicht direkt zu sehen. Um die Atmosphären von extrasolaren Planeten zu untersuchen, konzentrierte man sich daher bislang hauptsächlich auf die wenigen direkt beobachtbaren Exoplaneten oder auf solche, bei denen sich Transits beobachten lassen. Diese Welten ziehen also - von der Erde aus betrachtet - regelmäßig vor ihrem Zentralstern entlang. Auf dem Weg zur Erde sollte dabei ein kleiner Teil des Lichts des Sterns die Atmosphäre der fernen Welt durchlaufen und so etwas über sie verraten.

Mit dem neuen Verfahren, das ESO-Doktorand Jorge Martins vom Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço und der Universidade do Porto in Portugal zusammen mit einem Team entwickelt hat, könnte es möglich werden, künftig Spektren von deutlich mehr extrasolaren Planeten zu gewinnen. Auf einen Transit ist man bei der neuen Methode nämlich nicht mehr angewiesen.

Die Wissenschaftler verwenden dabei das Spektrum des Zentralsterns als eine Art Vorlage für die Suche nach einer abgeschwächten Variante desselben Signals, das man von dem Licht erwarten würde, das vom Planeten reflektiert wird. Dabei verschieben sich die spektralen Signaturen des reflektierten Lichts relativ zum Stern durch die Bewegung des Planeten auf seiner Umlaufbahn.

Das reflektierte Licht eines Planeten ist äußert lichtschwach und das entsprechende Signal nur mit großem Aufwand zu entdecken. Die erfolgreiche Anwendung dieser Methode bei 51 Pegasi b ist damit ein wichtiger Beweis für die Tragfähigkeit des neuen Konzepts.

"Diese Art des Nachweises ist von großer wissenschaftlicher Bedeutung, da sie es möglich macht, die reale Masse des Planeten und die Neigung seiner Umlaufbahn zu bestimmen, was für das tiefere Verständnis des Systems unerlässlich ist", erklärt Martins. "Es ermöglicht uns auch den Reflexionsgrad, die sogenannte Albedo, des Planeten abzuschätzen, woraus man wiederum die Zusammensetzung sowohl der Planetenoberfläche als auch der Atmosphäre ableiten kann."

51 Pegasi b hat danach eine Masse, die etwa der Hälfte der Masse des Jupiter entspricht. Die Umlaufbahn von 51 Pegasi b ist etwa neun Grad in Richtung der Erde geneigt. Dies ist vergleichsweise wenig, jedoch noch ein zu hoher Wert, um Transits des Planeten sehen zu können. Außerdem scheint der Planet im Durchmesser größer als Jupiter zu sein und Licht sehr stark zu reflektieren. Dies, so die Astronomen, seien typische Eigenschaften für sogenannte "heiße Jupiter", die in nur geringem Abstand um ihren Zentralstern kreisen.

Dass die neue Methode bereits mit HARPS und einem vergleichsweise kleinen Teleskop funktioniert, sind gute Neuigkeiten für die Exoplanetenforscher. Neue Instrumente wie etwa der Spektrograf ESPRESSO für das Very Large Telescope dürften noch deutlich besser für das neue Verfahren geeignet sein.

"Wir erwarten jetzt sehnsüchtig das erstes Licht des ESPRESSO-Spektrografen am VLT, so dass wir genauere Untersuchungen von diesem und anderen Planetensystemen anstellen können", blickt Teammitglied Nuno Santos vom Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço und der Universidade do Porto in die Zukunft.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der heute in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheint.

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Erstes Spektrum eines Exoplaneten im sichtbaren Licht. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
HARPS: Blick in die Atmosphäre eines Exoplaneten - 13. April 2015
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
Preprint des Fachartikels (Download von eso.org)
ESO
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