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Direkter Blick auf einen Super-Jupiter
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
19. November 2012
Mithilfe des Subaru-Teleskops auf Hawaii haben
Astronomen einen massereichen Planeten um den Stern Kappa Andromedae direkt
beobachten können. Der Gasriese hat etwa die 13-fache Masse des Jupiter und
könnte damit auch ein Brauner Zwerg sein. Die Forscher glauben aber, dass Kappa
Andromedae b wie ein Planet in einer protoplanetaren Scheibe um seinen
Zentralstern entstanden ist.
Falschfarben-Nahinfrarotbild des Kappa
Andromedae-Systems, aufgenommen mit dem
Subaru-Teleskop auf Hawaii im Juli 2012.
Bild: NAOJ / Subaru / J. Carson (College
of Charleston) / T. Currie (University Toronto)
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Von den bislang bekannten knapp 850 extrasolaren Planeten - also Welten, die
andere Sterne umkreisen als die Sonne - existieren nur von einem kleinen Teil
direkte Aufnahmen. Die allermeisten Nachweise gelangen lediglich indirekt. Grund
dafür ist, dass Sterne ungleich heller sind als ihre Planeten und diese schlicht
überstrahlen.
Jetzt ist einem Team von Astronomen, das von Joseph Carson vom College of
Charleston und dem Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg
geleitet wird, eine Aufnahme eines großen "Super-Jupiter" gelungen, der den
Stern Kappa Andromedae umkreist, ein Stern mit der etwa 2,5-fachen Masse der
Sonne. Die Forscher nutzten für ihre Beobachtungen das Subaru-Teleskop,
ein 8-Meter-Spiegelteleskop auf dem Gipfel des Mauna Kea auf Hawaii, das vom
japanischen Nationalobservatorium betrieben wird.
Kappa Andromedae ist ein sehr junger Stern und rund 170 Lichtjahre von der
Erde entfernt. Sein Alter schätzen die
Astronomen auf rund 30 Millionen Jahre. Unsere Sonne ist hingegen etwa fünf
Milliarden Jahre alt. Um die Aufnahme seines Begleiters Kappa Andromedae b
überhaupt gewinnen zu können, mussten die Astronomen sowohl bei der Beobachtung
als auch bei der Auswertung ausgefeilte Instrumente und Methoden anwenden.
Als besondere Herausforderung kam hinzu, dass das neuentdeckte Objekt von
seinem Mutterstern weniger als doppelt soweit entfernt ist wie Neptun von der
Sonne - die meisten bisherigen Aufnahmen gelangen bei extrasolaren Planeten, die
noch deutlich weiter von ihrem Mutterstern entfernt sind. Mit einer Masse von
rund 13 Jupitermassen könnte das Objekt Kappa Andromedae b entweder ein Planet
oder ein sehr massearmer "Brauner Zwerg" sein, also eine stellares Objekt, das
nicht über ausreichend Masse verfügt, um die nuklearen Fusionsprozesse im
Inneren dauerhaft in Gang zu setzen. Die verfügbaren Daten sprechen aber dafür,
dass es sich um einen Planeten handelt.
Interessant ist an der Entdeckung vor allem, dass sich das Objekt um einen
jungen, massereichen Stern bewegt. Zusammen mit der Information über den Abstand
des Planeten von seinem Stern bedeutet das, dass sich das Objekt sehr
wahrscheinlich so gebildet hat wie normale Planeten niedrigerer Masse: in einer
protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub, die den jungen Stern während seiner
frühesten Entwicklungsphasen umgeben hat.
In den vergangenen Jahren haben Beobachter und Theoretiker argumentiert, dass
massereichere Sterne wie Kappa Andromedae auch mit größerer Wahrscheinlichkeit
massereichere Planeten haben sollten als etwa unsere Sonne. Andererseits gab es
Bedenken, dass bei besonders massereichen Sterne gar nicht die richtigen
Voraussetzungen für herkömmliche Planetenentstehung vorliegen könnten: Solche
Sterne senden enorme Mengen an hochenergetischer Strahlung aus, die große Teile
einer in Entstehung befindlichen protoplanetaren Scheibe schlicht zersetzen und
zerstreuen könnte. Damit würden die üblichen Prozesse der Planetenentstehung
stark behindert, vielleicht sogar unmöglich gemacht.
Die Entdeckung des "Super-Jupiters" Kappa Andromedae b legt jetzt nahe, dass
zumindest Sterne bis zum zweieinhalbfachen der Sonnenmasse in protoplanetaren
Scheiben große Planeten produzieren können - eine Schlüsselinformation für
Forscher, die an Modellen der Planetenentstehung arbeiten.
Ein entscheidender Vorteil des direkten Nachweises ist, dass der Exoplanet
unmittelbar weiteren astronomischen Beobachtungstechniken zugänglich ist, etwa
der genauen Analyse seines Lichts mit Hilfe der Spektroskopie. Entsprechende
weitere Untersuchungen von Kappa Andromedae b sollen jetzt Daten zur chemischen
Zusammensetzung der Atmosphäre des Gasriesen liefern sowie helfen, seine
Bahndaten genauer zu bestimmen und mögliche weitere Planeten nachzuweisen.
Die Entdeckung, über die die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift
Astrophysical Journal Letters berichten, ist somit ein wichtiger Testfall
für aktuelle Modelle der Planetenentstehung und ihre Vorhersagen zu Planeten um
massereichere Sterne als unsere Sonne.
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