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GRAVITY
Direkter Blick auf Beta Pictoris c
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
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7. Oktober 2020

Mit dem GRAVITY-Instrument am Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO wurde jetzt erstmals ein Planet direkt beobachtet, der zuvor nur mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode aufgespürt worden war. Die dadurch gewonnenen Daten von Beta Pictoris c sollte es den Forschenden erlauben, Entstehungsmodelle für Exoplaneten besser zu bewerten.

Beta Pictoris

Schematische Ansichte der Geometrie des Beta-Pictoris-Systems: Zu sehen sind der Stern und die beiden Planeten, die in eine Staubscheibe eingebettet sind, in der Orientierung wie sie vom Sonnensystem aus sichtbar sind. Diese Ansicht wurde auf der Basis tatsächlicher Beobachtungsdaten erstellt. Bild: GRAVITY Collaboration / Axel M. Quetz, MPIA-Graphikabteilung  [Großansicht]

Durch das "Zusammenschalten" der vier großen Teleskope des Very Large Teleskope ist es Astronominnen und Astronomen der GRAVITY-Kollaboration gelungen, das schwache Leuchten eines Exoplaneten in der unmittelbaren Nähe seines Muttersterns direkt zu beobachten. Der Planet mit dem Namen Beta Pictoris c ist der zweite Planet, der auf einer Umlaufbahn um seinen Mutterstern gefunden wurde. Ursprünglich wurde er mittels der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt, bei der die periodische Bewegung des Muttersterns aufgrund des ihn umlaufenden Planeten gemessen wird. Beta Pictoris c ist so nahe an seinem Mutterstern, dass selbst die besten Teleskope den Planeten bisher nicht direkt abbilden konnten.

"Dies ist die erste direkte Bestätigung eines Planeten, der mit der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt wurde", sagt Sylvestre Lacour, Leiter des ExoGRAVITY-Beobachtungsprogramms. Astronomen verwenden die Messungen der Radialgeschwindigkeit seit vielen Jahrzehnten und haben mit dieser Methode Hunderten von Exoplaneten aufgespürt. Aber nie zuvor waren die Astronomen in der Lage, eine direkte Beobachtung eines dieser Planeten zu erhalten.

Dies war nur möglich, weil das GRAVITY-Instrument, das sich in einem Labor unter den vier VLT-Teleskopen befindet, sehr präzise ist. Es beobachtet das Licht des Muttersterns mit allen vier Teleskopen gleichzeitig und kombiniert sie zu einem virtuellen Teleskop, das die nötige Auflösung besitzt um Beta Pictoris c zu beobachten. "Es ist erstaunlich, welche Detailgenauigkeit und Empfindlichkeit wir mit GRAVITY erreichen können", sagt Frank Eisenhauer, der leitende Wissenschaftler des GRAVITY-Projekts am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. "Wir fangen gerade erst an, atemberaubende neue Welten zu erforschen, vom supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie bis hin zu Planeten außerhalb des Sonnensystems."

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Der direkte Nachweis mit GRAVITY war jedoch nur möglich dank neuer Radialgeschwindigkeitsdaten, die die Bahnbewegung von Beta Pictoris c genau festlegen und in einer zweiten Studie vorgestellt wurden. Dies ermöglichte es dem Team, die erwartete Position des Planeten genau vorherzusagen, so dass GRAVITY in der Lage war, ihn zu finden. Beta Pictoris c ist somit der erste Planet, der mit beiden Methoden, Radialgeschwindigkeitsmessungen und einer direkten Beobachtung, entdeckt und bestätigt wurde.

Zusätzlich zum unabhängigen Nachweis des Exoplaneten können die Astronomen nun das Wissen aus diesen beiden bisher getrennten Verfahren kombinieren. "Das heißt, dass wir jetzt sowohl die Helligkeit als auch die Masse dieses Exoplaneten erhalten können", erklärt Mathias Nowak. "Im Allgemeinen gilt: Je massereicher der Planet desto leuchtkräftiger." Im aktuellen Fall sind die Daten über die beiden Planeten jedoch etwas rätselhaft: β Pictoris c leuchtet sechsmal schwächer als sein größerer Bruder β Pictoris b. Dabei hat β Pictoris c die 8-fache Masse des Jupiters. Wie massereich ist also β Pictoris b?

Radialgeschwindigkeitsdaten werden diese Frage beantworten können, aber es wird lange dauern, um genügend Daten zu sammeln: Eine volle Umlaufbahn des Planeten b um seinen Stern dauert 28 unserer Jahre. "Bereits aus früheren Messungen, bei denen wir mit GRAVITY für andere Exoplaneten Spektren aufgenommen haben, konnten wir bestimmte Rückschlüsse auf die Entstehungsprozesse der Planeten ziehen", fügt Paul Molliere hinzu, der am Max-Planck-Institut für Astronomie die Spektren von Exoplaneten modelliert. "Aber diese Kombination aus Helligkeitsmessung und Massenbestimmung für Beta Pictoris c ist ein besonders wichtiger Schritt, um die Modelle der Planetenentstehung auf die Probe zu stellen."

Weitere Daten könnte auch GRAVITY+ liefern, das Instrument der nächsten Generation, das sich bereits in der Entwicklung befindet. Über die direkte Beobachtung von Beta Pictoris c und die vorausgegangenen Radialgeschwindigkeitsmessungen berichtet das Team in zwei Fachartikeln, die in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen sind.

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siehe auch
TESS: Drei Kometen um Beta Pictoris - 22. Mai 2019
HARPS: Zwei Kometenfamilien um Beta Pictoris - 23. Oktober 2014
ALMA: Kometenkollisionen um Beta Pictoris? - 7. März 2014
Beta Pictoris: Bewegung eines Exoplaneten beobachtet - 10. Juni 2010
Beta Pictoris: Erste Planetenbeobachtung schon 1981? - 31. März 2009
Hubble: Die Staubscheiben von Beta Pictoris - 28. Juni 2006
Ferne Welten - unsere Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten und außerirdischem Leben
Links im WWW
Fachartikel in Astronomy & Astrophysics (direkte Beobachtung)
Fachartikel in Astronomy & Astrophysics (genaue Daten des Beta-Pictoris-Systems)
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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