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Exoplaneten: Exoplaneten in alten Hubble-Bildern

Planeten um HR 8799
Stern HR 8799 und Planeten
Stern HR 8799 und Planeten | Die linke Aufnahme zeigt das Hubble-Bild des Sterns HR 8799 aus dem Jahr 1998. Es wurde bereits bearbeitet, um möglichst viel vom Licht des Sterns auszublenden. Dennoch überstrahlt HR 8799 all seine Planeten. In der rechten Aufnahme wurde das Licht mit einer ausgereiften modernen Methode abgezogen. Hier sind nun die drei äußeren Planeten zu erkennen.
Astronomen lieferten jetzt einen eindrucksvollen Beweis dafür, dass es sich auszahlen kann, mit neuen Methoden alte Bilder des Weltraumteleskops Hubble unter die Lupe zu nehmen. Ein Team um Remi Soummer vom Space Telescope Science Institute (STScI) im amerikanischen Baltimore beschäftigte sich mit einer Hubble-Aufnahme des Sterns HR 8799 aus dem Jahr 1998. Darauf konnten die Wissenschaftler mit der Hilfe von neuen Methoden zur Bildauswertung drei Planeten sichtbar machen, die den jungen und heißen Stern umrunden.

Das Planetensystem um den Stern HR 8799 war seit dem Jahr 2008 bekannt. Damals konnten Astronomen des Keck-Observatoriums auf Hawaii in Infrarotaufnahmen drei Planeten auf Umlaufbahnen um HR 8799 direkt abbilden. Zwei Jahre später gelang den Astronomen auch eine Aufnahme, die einen vierten Planeten in größerer Nähe zu dem etwa 130 Lichtjahre entfernten jungen Stern zeigt.

Umlaufbahnen der Planeten
Umlaufbahnen der Planeten | Diese Illustration stellt die Umlaufbahnen der drei äußeren Planeten dar sowie den Orbit eines vierten Planeten, der mit Hilfe des Teleskops Keck-II auf Hawaii entdeckt wurde. Die Bahn des Neptuns ist zum Größenvergleich mit unserem Sonnensystem dargestellt.
Die Astronomen des STScI konnten aus der 13 Jahre alten Hubble-Aufnahme von HR 8799 nun das alles überstrahlende Licht des Sterns herausrechnen und so das etwa 100 000-fach schwächere Licht der drei äußeren Planeten darstellen. Der weiter innen liegende vierte Planet bleibt dabei unsichtbar, denn er liegt am Rand einer Filterscheibe in der NICMOS-Kamera (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) von Hubble, die das Licht des Sterns vor dem Bildsensor abschwächt.

Bei der Bearbeitung der Originalaufnahme mussten die Astronomen ein sehr genaues Modell des von HR 8799 ausgesandten Lichts vom Hubble-Bild abziehen. Das war im Jahr 1998 noch nicht möglich – Daten und Simulationen des Lichts ferner Sterne waren noch nicht ausgereift genug. Heute kann die Software auf die Messwerte von hunderten realen Sternen und auf ausgefeiltere Computermodelle zurückgreifen. Dank dieser Leistungsfähigkeit moderner Methoden konnte bereits im Jahr 2009 der kanadische Astronom David Lafrenière von der Universität Montreal den äußersten der vier Planeten in den gleichen NICMOS-Daten wiederentdecken. Soummer verfeinerte Lafrenières Methode und verwendete als Referenz NICMOS-Bilder von insgesamt 466 Sternen, die gemeinsam ein detailliertes Modell von HR 8799 ermöglichten.

Äußere Planeten um HR 8799 im Jahr 2008
Äußere Planeten um HR 8799 im Jahr 2008 | Auf dieser bearbeiteten Infrarotaufnahme des Keck-Observatoriums sind die drei äußeren Planeten des Systems um den Stern HR 8799 zu sehen. Der Zeitpunkt dieser Aufnahme liegt zehn Jahre hinter dem ersten Hubble-Bild des Sterns. Die Planeten wurden im Jahr 2008 von kanadischen Astronomen um Christian Marois entdeckt.
Die Auswertungen von Remi Soummer werden im amerikanischen Astrophysical Journal erscheinen. Sie sind ein Glücksfall für die Astronomen, die nun mit den Daten aus der Vergangenheit auf die Bewegung der äußeren Planeten zwischen den Jahren 1998 und 2008 schließen können – immerhin liegen die Umlaufzeiten der Planeten zwischen 100 und 400 Jahren. Die Sonne und ihre Planeten sind sehr jung, so dass die Astronomen hoffen, mit langfristigen Beobachtungen genaueres Wissen über die Stabilität und die genaue Form der Umlaufbahnen zu erhalten und damit auch einen Einblick in die Entstehung junger Sonnensysteme zu gewinnen. Entsprechend euphorisch spricht Soummer daher angesichts der Hubble-Archivdaten von "zehn geschenkten Jahren Wissenschaft".

Diese Demonstration moderner Auswertungstechniken weckt gleichzeitig Hoffnungen für zahllose weitere Aufnahmen in den immensen Datenmengen aus Hubbles mittlerweile 21-jähriger Dienstzeit. Fortschritte bei der Datenverarbeitung stellen so auch Archivbilder wieder in das Licht aktueller Forschung und werden noch zu weiteren Entdeckungen von Schätzen führen, die zur Zeit der jeweiligen Messung noch als unhebbar galten.

Mike Beckers

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  • Quellen
Quelle: NASA, 6. Oktober 2011: www.nasa.gov

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