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Extrasolare Planeten: Exoplanet Beta Pictoris b rotiert rasend schnell

Exoplanet Beta Pictoris b (künstlerische Darstellung)

Erstmals konnten Astronomen die Rotationsperiode eines Planeten jenseits des Sonnensystems bestimmen: Der massereiche Exoplanet Beta Pictoris b rotiert rasend schnell in nur 8,1 Stunden einmal um seine eigene Achse. Dieses Ergebnis gab ein Forscherteam um Ignas A. G. Snellen vom niederländischen Leiden Observatory bekannt, welche Beta Pictoris b spektroskopisch mit sehr hoher Auflösung untersuchten.

Beta Pictoris b gehört zu den wenigen Exoplaneten, die sich mit modernen Großteleskopen wie dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile direkt abbilden lassen. Er umrundet den 63 Lichtjahre von uns entfernten Stern Beta Pictoris im südlichen Sternbild Bildhauer im rund achtfachen Abstand von der Erde zur Sonne. Spektroskopische Untersuchungen zeigen, dass dieser Stern mit einem Alter von nur 20 Millionen Jahren noch sehr jung ist (Zum Vergleich: Unser Sonnensystem ist 4,57 Milliarden Jahre alt). So kurz nach seiner Entstehung ist der Exoplanet noch sehr heiß und leuchtet im Infraroten mehr als 10 000-mal so hell wie der Planet Jupiter in unserem Sonnensystem. Die Oberflächentemperatur von Beta Pictoris b liegt zwischen 1300 und 1380 Grad Celsius.

Bei den Beobachtungen mit dem VLT wurde das Zentralgestirn ausgeblendet, so dass nur das Licht des Exoplaneten in den Spalt des Spektrografen fiel. Die Astronomen untersuchten dabei im Infraroten die Spektrallinien von Kohlenmonoxid (CO) und Wasserdampf mit extrem hoher spektraler Auflösung. Dabei zeigte sich, dass die Linien durch die Rotation des Himmelskörpers gegenüber einem ruhenden Objekt verbreitert erscheinen. Dies liegt daran, dass uns Licht sowohl von dem sich auf uns zu bewegenden Rand des Planeten als auch von dem sich von uns wegdrehendem Rand erreicht. Durch den Dopplereffekt wird das Licht dabei im ersten Fall geringfügig zu kürzeren Wellenlängen hin blau, im zweiten zu längeren rot verschoben. Das Resultat ist somit eine aufgeweitete Spektrallinie.

Aus den Messdaten mussten die Astronomen zunächst die Bewegungskomponente bestimmen, die der Planet durch seinen Umlauf um sein Zentralgestirn erfährt. Derzeit bewegt sich Beta Pictoris b mit rund 15 Kilometer pro Sekunde (54 000 Kilometer pro Stunde) auf uns zu. Aus der Linienverbreiterung bestimmten die Astronomen um Snellen eine Rotationsgeschwindigkeit von 25 Kilometer pro Sekunde (90 000 Kilometer pro Stunde) am Äquator des Exoplaneten. Der Durchmesser von Beta Pictoris b wird auf rund das 1,7-fache desjenigen von Jupiter geschätzt, womit sich eine Rotationsperiode von 8,1 plus/minus 1 Stunden ergibt. Damit rotiert der Exoplanet wesentlich schneller als Jupiter in unserem Sonnensystem, der sich mit rund 13 Kilometer pro Sekunde (47 000 Kilometer pro Stunde) am Äquator innerhalb von jeweils 9,5 Stunden einmal um seine Achse dreht.

Wahrscheinlich wird Beta Pictoris b in den kommenden 100 Millionen Jahren noch deutlich an Rotationsgeschwindigkeit zulegen, da er nach und nach immer weiter abkühlt. Dadurch wird der Planet schrumpfen und da der Drehimpuls erhalten bleibt, erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit – ähnlich wie bei der Pirouetten-drehenden Schlittschuhläuferin, welche die Arme an den Körper anlegt.

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