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Exoplaneten: Gasplanet direkt fotografiert

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Ein Foto von einem extrasolaren Planeten: Das wäre nicht nur für Forscher ein Traum. Direktaufnahmen ermöglichen es, Exoplaneten und ihre Atmosphären detailliert zu untersuchen – ein Schritt auf dem Weg zur Entdeckung erdähnlicher Planeten. Doch bisher sind nur wenige direkte Abbildungen gelungen; im sichtbaren Licht ist das kaum möglich, da Planeten vom Leuchten ihres Zentralsterns überstrahlt werden. Im nahen Infrarotlicht ist die Aussicht auf Erfolg größer, da der Helligkeitsunterschied geringer ist: Während Sterne meist bei kürzeren Wellenlängen ihr Helligkeitsmaximum erreichen, strahlen Planeten im Infrarotbereich am stärksten. Je jünger und massereicher der Planet, desto mehr Wärmestrahlung sendet er aus. Die Versuche, Exoplaneten direkt abzubilden, konzentrieren sich also auf möglichst junge und nahe Sterne.

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Exoplanet bei Beta Pictoris | Diese Bildmontage zeigt den Exoplaneten an zwei Positionen rechts und links von seinem Zentralstern. Weiter außen ist die diffuse Staubscheibe sichtbar, die den jungen Stern umgibt.
Die neueste Direktaufnahme gelang mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble und des Very Large Telescope (VLT) an der Europäischen Südsternwarte in Chile. Wie das Forscherteam um Anne-Marie Lagrange vom Observatorium der Université Joseph Fourier in Grenoble berichtet, handelt sich um einen Begleiter von Beta Pictoris: Das ist der zweithellste Stern im Sternbild Maler (lateinisch: Pictor), das nur südlich des 26. Breitengrades sichtbar ist. Er hat 1,75 Sonnenmassen, befindet sich nur 63 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist mit seinen zwölf Millionen Jahren noch recht jung.

Schon 1983 entdeckten Forscher mit Hilfe des ersten Infrarotsatelliten IRAS eine Staubscheibe um Beta Pictoris. Das war das erste Indiz dafür, dass auch um andere Sterne Planeten entstehen könnten. 2006 fanden Astronomen Strukturen in der Staubscheibe, die sich am besten durch die Bewegung eines Planeten durch die Scheibe erklären ließen. Auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble von 2003 fanden Forscher zudem einen schwach leuchtenden Punkt innerhalb der Staubscheibe des Sterns. Zu jenem Zeitpunkt konnten sie jedoch noch nicht ausschließen, dass es sich um ein anderes Objekt vor oder hinter dem Stern handelte. Anfang 2009 war leuchtende Punkt nicht sichtbar; Ende 2009 tauchte er auf der anderen Seite des Sterns wieder auf.

Der zeitliche Zusammenhang bestätigte, dass es sich um einen Planeten handeln musste, der seinen Zentralstern mit einer Umlaufzeit zwischen 17 und 35 Jahren umrundet. Es handelt sich um einen Gasplaneten mit der neunfachen Masse des Jupiter, der in einem Abstand zwischen acht bis dreizehn Astronomischen Einheiten um seinen Zentralstern kreist – vergleichbar mit dem Abstand, in dem sich der Saturn um die Sonne bewegt.
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Eine Beta-Pictoris-Systemfantasie | Das System um Beta Pictoris war das eines der ersten, um das protoplanetare Staubscheiben und sogar zwei entstehende Exoplaneten entdeckt worden waren. Nun zeigt sich, wie ungemein kohlenstoffreich das Material um den rund sechzig Lichtjahre entfernten Stern ist. Vielleicht ist dies nur eine Übergangsphase – dann könnten dort sogar Planeten wie unsere Erde entstehen, träumen die Wissenschaftler (obiges eingeklinktes Bild). Bleibt es bei dem Kohlenstoff-Reichtum im Planetenbaumaterial, dann dürften Planeten eher dem methangeschwängerten Saturnmond Titan ähnlich sehen (unteres Bild).
Bisherige Direktaufnahmen gelangen nur von Planeten in deutlich größerem Abstand von ihrem Zentralstern.

Der Planet hat genau die richtige Masse und Umlaufdauer, um die bereits bekannten Strukturen in der Staubscheibe zu erklären. Das bedeutet, dass auch andere, ähnliche Beobachtungen von Staubscheiben eventuell auf Exoplaneten hinweisen. Außerdem kreist der Trabant um einen sehr jungen Stern, was zeigt, dass Riesenplaneten schon innerhalb weniger Millionen Jahre entstehen können. (mk)

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