Hubble beobachtet Lichtpunkt im Orbit um Formalhaut Weltraumteleskop macht erstes Foto eines extrasolaren Planeten - scinexx | Das Wissensmagazin
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Hubble beobachtet Lichtpunkt im Orbit um Formalhaut

Weltraumteleskop macht erstes Foto eines extrasolaren Planeten

Künstlerische Darstellung des Sterns Fomalhaut und des von Hubble entdeckten extrasolaren Planeten © ESA, NASA, and L. Calcada (ESO for STScI)

Dem Weltraumteleskop Hubble ist die erste direkte Aufnahme eines extrasolaren Planeten im sichtbaren Licht gelungen. Wie Astronomen in „Science“ berichten, umkreist der neuentdeckte Planet den Stern Formalhaut, rund 25 Lichtjahre von der Erde entfernt. Rätselhaft ist noch, warum der Planet zwar im sichtbaren Wellenbereich extrem hell leuchtet, im Infrarotbereich aber bisher nicht entdeckt werden kann.

Schon in den frühen 1980er Jahren spürten Astronomen die Präsenz von reichlich Staub um den Stern Formalhaut in der Konstellation Piscis Austrinus auf. 2004 gelang dem Koronographen in der hochauflösenden Kamera an Bord des Weltraumteleskops Hubble das erste Bild eines großen Staubrings um den Stern herum. Es zeigte erstmals, dass dieser 34,5 Milliarden Kilometer breite Ring aus Staub und Gesteinsbrocken besteht und einen sehr scharf abgegrenzten inneren Rand besitzt.

Wandernder Lichtpunkt als Beleg

Genau dieser Rand war es auch, der den Astronomen Paul Kalas von der Universität von Kalifornien in Berkeley auf die Idee brachte, dass sich an der Innenseite des Rings ein Planet befinden könnte. Dessen Schwerkraftwirkung, so seine Hypothese, könnte das Ringmaterial in seiner Bahn halten und so die scharfe Kante hervorrufen. Ein weiteres Indiz für die Präsenz eines extrasolaren Planeten ist eine leichte Verzerrung des Staubrings, er umgibt den Zentralstern nicht völlig symmetrisch sondern ist leicht deformiert.

Eine zweite Aufnahme des Formalhaut-Systems im Jahr 2006 schließlich lieferte den Beweis: Denn schon im Bild von 2004 hatten die Astronomen einige helle Punkte im Bereich der Staubscheibe entdeckt, konnten damals aber nicht feststellen, um was es sich dabei handelte. In der 21 Monate später erstellten Aufnahme fand sich einer dieser hellen Punkte wieder – in einer Position, die typisch wäre für einen Planeten, der den Zentralstern in einer Umlaufbahn umkreist.

Ein „Ringhüter“ mit einer Umlaufzeit von 872 Jahren

Der winzige Lichtpunkt liegt 17 Milliarden Kilometer von Formalhaut entfernt, das entspricht der zehnfachen Distanz des Planeten Saturn von der Sonne. Für eine Umkreisung bräuchte Formalhaut b, wie der Planet benannt wurde, 872 Jahre. Das Hubble Foto enthüllt aber auch, dass der Planet nur drei Milliarden Kilometer innerhalb der inneren Kante des Staubrings liegt und damit ziemlich genau dort, wo die Astronomen zuvor einen „Ringhüter“-Planeten vermutet hatten.

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Stern Fomalhaut © NASA, ESA, and the Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin (ESA/Hubble)

Der Stern Formalhaut ist sehr viel heißer als unsere Sonne und 16 Mal so hell. Die Frostgrenze – die Distanz vom Zentralstern, ab der Eis und andere flüchtige Elemente nicht mehr verdampfen – ist daher mit drei Milliarden Kilometern in diesen System sehr viel größer als im Sonnensystem. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit für Leben auf dem neuentdeckten Planeten sehr gering, selbst wenn er in einer „Zone des Lebens“ liegen sollte. Denn der Zentralstern verbrennt Wasserstoff in einer so hohen Rate, dass er in nur einer Milliarde Jahren bereits ausgebrannt sein wird. Seine Lebenspanne beträgt damit nur knapp ein Zehntel unserer Sonne.

Dreifache Jupitermasse

Erste Hinweise und Hypothesen zu weiteren Eigenschaften des Planeten gibt es ebenfalls bereits. „Das Wissenschaftlerteam brauchte vier Monate der Datenanalyse und des theoretischen Modellierens um herauszufinden, dass Formalhaut b nicht viel mehr Masse besitzen kann als das Dreifache des Jupiter“, erklärt Kalas. „Denn wäre er schwerer, würde seine Anziehungskraft den gewaltigen Staubring um den Stern zerstören.“ Eine solche starke Verzerrung des Ringes hätte in den Bildern des Weltraumteleskops sichtbar sein müssen.

Ein „Jupiter auf Steroiden“

Rätselhaft ist allerdings, warum der Planet für ein Objekt seiner Größe und Masse so ungewöhnlich hell leuchtet. Möglicherweise ist er, so die Vermutung der Astronomen, von einem großen Ring aus Eis und hellem Staub umgeben, ähnlich dem Saturn im Sonnensystem, der das Sternenlicht stark reflektiert.

Planet Fomalhaut b umkreist seinen Stern © NASA, ESA, P. Kalas, J. Graham, E. Chiang, and E. Kite (University of California, Berkeley), M. Clampin (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.), M. Fitzgerald (Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Calif.), and K. Stapelfeldt and J

Zwischen 2004 und 2006 schwächte sich die Helligkeit des Planeten mysteriöserweise um den Faktor 1,5 ab. Das könnte nach Ansicht der Astronomen darauf hinweisen, dass er eine heiße äußere Atmosphäre besitzt, die durch blubbernde Konvektionszellen, gewaltige Strömungskreise, auf dem noch jungen Planeten aufgeheizt wird. Alternativ könnte die Atmosphäre aber auch von heißem Gas am Innenrand des Staubrings erhitzt worden sein.

Rätsel der fehlenden Infrarotstrahlung

Seltsam ist auch, dass Formalhaut b kaum Infrarotstrahlung auszusenden scheint. Kein bodengestütztes Teleskop konnte bisher seine Signatur entdecken. Und dies, obwohl das Formalhautsystem erst vor 200 Millionen Jahren entstand und damit nach astronomischen Maßstäben extrem jung ist. Objekte in solchen Systemen strahlen normalerweise viel Wärme aus, da sie sich noch im Abkühlungsprozess befinden.

Die Astronomen wollen nun noch einmal gezielt nach einer Spur des Planeten im Infrarotlicht suchen und auch nach Hinweise auf eventuell vorhandene Wasserwolken in der Atmosphäre von Formalhaut b. Genauere Hinweise erhoffen sich die Forscher auch vom James Webb Space Telescope (JWST), einen Nah- und Mittelinfrarotobservatorium, das im Jahr 2013 ins Weltall starten soll.

„Formalhaut ist ein anhaltendes Geschenk”, erklärt Mark Clampin vom Goddard Space Flight Center der NASA. „Nach der unerwarteten Entdeckung seines Staubrings haben wir jetzt einen Exoplaneten genau dort gefunden, wo es die Analyse der Ringstrukturen prognostiziert hat. Die Lektion für Planetenjäger lautet ‚folgt dem Staub‘.“

(NASA/ESA, 14.11.2008 – NPO)

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