Proxima Centauri: Planetensuche um sonnennächsten Stern

[astronews.com Redaktion]

Im Oktober 2014 und im Februar 2016 wird es für das Weltraumteleskop Hubble die seltene Möglichkeit geben, beim sonnennächsten Stern Proxima Centauri nach Planeten zu suchen. Astronomen haben nämlich festgestellt, dass Proxima Centauri dann fast genau vor zwei entfernten Hintergrundsternen vorüberzieht. Dabei könnten sich sogar nur erdgroße Planeten um Proxima Centauri aufspüren lassen. (7. Juni 2013)

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[Kibo]

Ein sehr interessanter Artikel!

Die Bahnbewegung in dem Bild wird ja sicher durch die Bewegung von Proxima Centauri, der Sonne, und der Erde selber verusacht.

Bei einer geraden Bewegung der Sonne mehr oder weniger senkrecht zur Achse PC-Sol, hätte ich plattgedrückte (je nach Neigung der Ebene unseres Sonnensystems) Spiralen erwartet. Was beeinflusst die Bahn noch, damit sie so aussieht?

mfg

[Bynaus]

Das ist einfach eine sehr langgezogene Spirale, die durch die schnelle Bewegung Proximas und die Parallaxenbewegung (durch die Bewegung der Erde um die Sonne) hervorgerufen wird.

Aber ja, sehr spannende Sache: ich hatte mich schon mal gefragt, warum man das nicht schon lange macht, aber offenbar sind Sterne einfach nicht häufig genug (und ihre Bewegungen nicht gut genug aufgelöst, und/oder zu langsam), als dass man das als reguläre Entdeckungsmethode nützen könnte. Es wird spannend sein zu sehen, was dabei rauskommt.

[DELTA3]

Hallo,
da frage ich mich aber, wie man bei der angegebenen Winkelauflösung einen Planeten entdecken kann?

Durch das Gravitationsfeld von Proxima Centauri sollte sich die Position der Hintergrundsterne um 0,5 und 1,5 Millibogensekunden verschieben. Hubble kann Beobachtungen mit einer Genauigkeit von 0,2 Millibogensekunden machen

Da kann man gerade mal die Lichtablenkung durch die Gravitation von Proxima Centauri messen, ein Planet von Erdgrösse hat aber weniger als 1/30 000 der Masse von Proxima, welcher die 0,123 fache Masse der Sonne hat.

Gruss, Delta3.

[DELTA3]

Aber ja, sehr spannende Sache: ich hatte mich schon mal gefragt, warum man das nicht schon lange macht, aber offenbar sind Sterne einfach nicht häufig genug (und ihre Bewegungen nicht gut genug aufgelöst, und/oder zu langsam), als dass man das als reguläre Entdeckungsmethode nützen könnte. Es wird spannend sein zu sehen, was dabei rauskommt.

Na ja, Ich hatte gedacht, Bynaus könnte vielleicht was dazu sagen, wenn er sich schon mal damit beschäftigt hat.

Dabei könnten sich sogar nur erdgroße Planeten um Proxima Centauri aufspüren lassen.

Mir ist es jedenfalls nicht klar, wie man einen nur erdgrossen Planeten durch die Lichtablenkung aufspüren kann, wenn man die Lichtablenkung an Proxima Centauri gerade mal noch feststellen kann (bei der zur Verfügung stehenden Meßgenauigkeit).

Gruss, Delta3.

[Bynaus]

@DELTA3: Ich wusste zunächst keine Antwort. Ich hatte zuerst gedacht, dass die Methode auf die mittlerweile schon klassiche Methode zurückgreift, die durch die Gravitationslinse hervorgerufene Lichtverstärkung zu beobachten und nach zusätzlichen "Peaks" in der Lichtkurve zu suchen ("Mikrolinse"). Aber offenbar kommt hier eine andere Methode zu Zug, die im Prinzip ganz ähnlich ist zu den frühesten Beobachtungsbelegen der Relativitätstheorie: die Verschiebung von Sternpositionen.

Ich vermute, dass die lange Integrationszeit (schliesslich wird es einige Wochen gehen, bis Proxima bzw. Proximas Gravitationsfeld nahezu vollständig an den Hintergrundsternen vorbeigezogen ist) die vergleichsweise geringe Auflösung aufwiegt: man muss ja nicht die Krümmung (bzw. Verschiebung der Sternpositionen) durch den Planeten selbst entdecken, sondern nur die Abweichung von der Krümmung, die man wegen Proxima alleine erwarten würde. Nach der nochmaligen Lektüre des Press-Releases, denke ich nun, verhält es sich so: Proximas Position in Bezug auf die beiden Sterne lässt sich mit hoher Genauigkeit bestimmen. Diese Position wird allerdings ein wenig variieren, wenn da noch ein Planet im System ist, so lange dieser zumindest eine Erdmasse oder so hat. Wichtige Punkte sind:

If Proxima Centauri has a planet, it may produce a small second position shift due to the companion planet's gravitational field.

Because Proxima Centauri is so close to Earth, the area of sky warped by its gravitation field is larger than for more-distant stars, and this makes the observations easier to look for shifts in apparent stellar position caused by this effect.

Es hilft, dass das Stern/Planet-Masseverhältnis kleiner ist als im Fall der Sonne und Erde, da dies die Positionsverschiebungen von Proxima grösser macht.

[DELTA3]

Hallo Bynaus, danke für deine Überlegungen.

Proximas Position in Bezug auf die beiden Sterne lässt sich mit hoher Genauigkeit bestimmen. Diese Position wird allerdings ein wenig variieren, wenn da noch ein Planet im System ist, so lange dieser zumindest eine Erdmasse oder so hat.

Es hilft, dass das Stern/Planet-Masseverhältnis kleiner ist als im Fall der Sonne und Erde, da dies die Positionsverschiebungen von Proxima grösser macht.

Trotzdem ist die Masse des potentiellen Planeten nur höchstens 1/30 000 von Proxima und entsprechend winzig die Positionsabweichung. Es würde mich wirklich wundern, wenn man das feststellen könnte!

Gruss, Delta3.

[Bynaus]

Trotzdem ist die Masse des potentiellen Planeten nur höchstens 1/30 000 von Proxima und entsprechend winzig die Positionsabweichung.

Gemäss dieser Erkärung ist die Formel für die Ablenkung eines Lichtstrahls durch eine Masse folgende:

Phi = 4 GM / bc^2

Für den Planeten setzen wir M = 6e24 kg, b = 7000 km ein, dann gibt das ~2.5e-9 (radians). Gemäss dem Artikel kann Hubble 0.2 Millibogensekunden auflösen, also einen Winkel von 0.2 * 2Pi/(360*60*60*1000) = ~9.7e-10 (radians). Geht also durchaus!