Astronomen des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) in Heidelberg stellten zusammen mit amerikanischen und italienischen Kollegen fest, dass in fernen Sonnensystemen massereichere Planeten als Jupiter in großen Abständen zum Zentralgestirn äußerst selten sind.
Im Jahre 1995 entdeckten die Astronomen den ersten Planeten, der einen anderen Stern als die Sonne umläuft. Seitdem spürten sie mehr als 240 Exoplaneten auf. Die Nachweismethode beruht auf der spektroskopischen Messung der Bewegung des Sterns um den gemeinsamen Schwerpunkt des Systems Stern-Planet. Sie wird als Radialgeschwindigkeitsmethode bezeichnet.
Mittlerweile sind mehr als zweitausend wissenschaftliche Veröffentlichungen über jupiterähnliche Planeten erschienen, die ihren Zentralstern in Abständen umlaufen, die nicht größer sind als derjenige von der Erde zur Sonne (eine Astronomische Einheit, AE). Die Radialgeschwindigkeitsmethode ist am empfindlichsten für Planeten, die ihren Zentralstern auf engen Bahnen umlaufen. Um sie in größeren Abständen vom Zentralstern aufzuspüren, sind andere Nachweisverfahren erforderlich.
Die Heidelberger Astronomen, zusammen mit Kollegen der University of Arizona in Tucson, der Europäischen Südsternwarte ESO, aus Arcetri bei Florenz, vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und vom Keck-Observatorium auf Hawaii, schlossen nun eine grundlegende, dreijährige Durchmusterung ab. Sie untersuchten 54 junge Sterne in der Nachbarschaft der Sonne. In dieser Auswahl erwarteten sie jupiterähnliche Planeten auf Umlaufbahnen jenseits von zehn AE. Sie konnten jedoch keinen einzigen nachweisen. Offenbar sind Planeten in diesen großen Abständen sehr selten
„Bei den untersuchten nahen Sternen können wir zweifellos etwaige Riesenplaneten auf Umlaufbahnen jenseits von zehn AE nachweisen“, erklärte Rainer Lenzen, der am MPIA maßgeblich an der Entwicklung der zur Durchmusterung eingesetzten Spezialkameras beteiligt war: „Es ist äußerst unwahrscheinlich, dass diese Sterne jenseits von zehn AE noch Planeten mit mehr als dem Fünffachen der Jupitermasse besitzen.“
Zu ihrer Überraschung entdeckten die Astronomen in den vergangenen zwölf Jahren eine Population massereicher Planeten auf engeren Bahnen als jener Merkurs (des innersten Planeten in unserem Sonnensystem), die ihren Zentralstern innerhalb weniger Tage umlaufen. Die neue Durchmusterung zeigte, dass die äußere Grenze für Riesenplaneten unter zehn AE liegt. Damit wurde das Bild vom „typischen“ Planetensystem in einem wesentlichen Punkt vervollständigt: Die Planetensysteme anderer Sterne, gemessen an den Umlaufbahnen ihrer größten Komponenten, unterscheiden sich nicht wesentlich von unserem Sonnensystem.
Für die Durchmusterung kamen die neuartigen SDI-Kameras (Simultaneous Differential Imagers) an einem der vier 8,2-Meter-Teleskope der ESO auf dem Cerro Paranal (Chile) und am 6,5-Meter-Teleskop der University of Arizona auf Mount Hopkins (Arizona) zum Einsatz. Sie liefern für sehr kleine Abstände von weniger als einer Bogensekunde (vergleichbar dem Winkel, unter dem ein Zehn-Cent-Stück in drei Kilometern Entfernung erscheint) den höchsten je erreichten Kontrast bei der Abbildung methanreicher Gasplaneten neben ihrem Zentralstern.
Auswirkung des NACO-SDI-Systems | Das NACO-SDI-System ist eine speziell auf die Planetensuche abgestimmte Adaptive Optik. Sie ermöglicht den Forschern, extrasolare Planeten in einem Abstand von weniger als einer Bogensekunde von ihrem Zentralgestirn sichtbar zu machen.
Bei dem SDI-Verfahren wird durch rechnerunterstützte Korrekturen („adaptive Optik“), die durch Luftunruhe verschlechterte Bildschärfe des Teleskops verbessert.
Die wissenschaftliche Arbeit wird im Astrophysical Journal erscheinen. Eine Vorabversion ist hier erhältlich.
AK
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