Abbildung des planetengroßen Begleiters eines nah gelegenen Sterns

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein bearbeitetes Infrarotbild des Sterns GJ 758 und seines Begleiters (im Kreis), einem Planeten oder Braunen Zwerg. Das Bild entstand mit dem Clio-Instrument am MMT-Observatorium. MMTO und T. Currie et al.

 

Von den bis heute bestätigten, nahezu 500 extrasolaren Planeten ist nur ungefähr ein Dutzend tatsächlich auf Bildern zu sehen gewesen. Da Planeten um vieles lichtschwächer als ihre Heimatsterne sind, werden besondere Techniken erforderlich, um solche Bilder zu erhalten; aber auch dies glückt nur, wenn die Umstände optimal sind, wenn zum Beispiel das Sternsystem frontal (Face-on) zu sehen ist und der Planet sich weit genug vom Stern entfernt aufhält. Nahezu alle Planetenentdeckungen gehen auf geläufigere Methoden zurück, bei denen das Wackeln oder die Helligkeitsschwankungen (auf Grund eines Transits oder Gravitationslinseneffekts) eines Sterns gemessen werden. Neben dem spektakulären Anblick hat die direkte Abbildung den Vorteil, die Entfernung eines Planeten von seinem Stern leicht zu bestimmen und sein Licht unmittelbar zu untersuchen. Wenn es sich um einen Riesenplaneten handelt (so groß oder größer als Jupiter), dann könnte ihm sowohl eine innere Wärmequelle als auch eine reflektierende Atmosphäre zu Eigen sein; in diesem Fall kann er sich auffälliger von seinem stellaren Gastgeber bei infraroten Wellenlängen abheben. Astronomen sind bei dem Versuch, die Statistik abgebildeter Planeten zu verbessern, auf der Fahndung nach nah gelegenen Sternsystemen, die eine Entdeckung oder die unmittelbare Messung eines extrasolaren Planeten erlauben könnten.

Das MMT-Observatorium ist im Besitz einer recht neuen Infrarotkamera, genannt Clio. Mit der hervorragenden Winkelauflösung, die damit möglich ist, kann man seinen Nutzen ziehen. Ein Team von sechs Astronomen nutzte Clio, um den nahen Stern GJ 758 (er liegt nur etwa 50 Lichtjahre von der Erde entfernt) und seinen schon zuvor entdeckten Begleiter abzubilden. Die Infrarotbilder zeigten nicht nur den Planeten, sondern erlaubten es der Gruppe, den Strahlungsfluß genau genug zu messen, um dessen Temperatur und Masse abzuschätzen; letztere Eigenschaft hängt von seinem Alter und Modellen der Planetenentwicklung ab.

Nach Aussage der Wissenschaftler hat das Objekt, welches GJ 758 umkreist, eine Atmosphärentemperatur von etwa 290° Celsius oder ungefähr 560 Kelvin hat. Wenn der Planet nicht älter als etwa eine Milliarde Jahre alt ist, besitzt er zwischen 10 und 20 Jupitermassen; wenn er aber um 8.7 Milliarden Jahre alt ist, dann ist seine Masse vermutlich doppelt so groß. In beiden Fällen ist das Ergebnis zur Masse aus drei Gründen eine besonders wichtige Schlußfolgerung. Erstens: der Begleiter dürfte nicht irgendein “Planet” sein. Er erscheint groß genug, um ein kleiner Stern zu sein, ein sogenannter “Brauner Zwerg” – nicht groß genug, um Wasserstoff zu fusionieren (wie es in den nuklearen Brennöfen der Sterne auftritt), aber in der Lage, Deuterium zu verbrennen (Deuterium besitzt neben dem Proton noch zusätzlich ein Neutron im Kern und verschmilzt bei niedrigerer Temperatur zu Helium als Wasserstoff). Falls der Begleiter ein Brauner Zwerg ist, wäre er eine Ausnahme von der postulierten Theorie der “Wüste der Braunen Zwerge”; danach können Planeten oder andere Sterne als Begleiter eines Sterns auftreten, aber (aus unbekannten Gründen) nicht so leicht Braune Zwerge.

Die beiden anderen wichtigen Folgerungen reizen gleichermaßen zum Widerspruch. Im Rahmen dieses Sternsystems scheint seine große Ausdehnung diejenigen Theorien der Entstehung von Planeten/Begleitern auszuschließen (oder lassen zumindest weniger wahrscheinlich erscheinen), in denen Masse beständig von dem wachsenden Planeten akkretiert wird; die Alternative ist, daß er als Ergebnis bei Kollisionen zusammenklebender kleinerer Körper wächst. Dazu kommt, daß GJ 758, wenn der Begleiter wirklich ein kleiner Stern ist, dann tatsächlich ein Doppelstern und kein Planetensystem ist – und eines der kleinsten bekannten Doppelsternsysteme überhaupt.

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