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Ferne Welten: Sterninneres erlaubt Rückschlüsse auf Exoplaneten

Exoplanet HD 52265 im Umlauf um sein Zentralgestirn (Computergrafik)

Eine internationale Forschergruppe um Laurent Gizon vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau konnte die Rotationsperiode und die Neigung der Rotationsachse des Sterns HD 52265 im Sternbild Einhorn bestimmen. Die Auswertungen zeigen, dass sich der sonnenähnliche G0-Stern 2,3-mal so schnell dreht wie unser Tagesgestirn (die Rotationsperiode der Sonne beträgt rund 27 Tage) und dass seine Rotationsachse um 30 Grad in unsere Richtung geneigt ist. Zudem konnten die Astronomen aus den ermittelten Sternparametern Aussagen über einen seit dem Jahr 2000 bekannten Begleiter von HD 52265 treffen. Daraus ergibt sich, dass dieser ein jupiterähnlicher Exoplanet ist.

Exoplanet HD 52265 im Umlauf um sein Zentralgestirn (Computergrafik)
Exoplanet HD 52265 im Umlauf um sein Zentralgestirn | Aus den Messdaten des Weltraumteleskops CoRoT ließ sich dieses Bild des Systems von HD 52265 im Sternbild Einhorn ableiten. Der Stern leuchte etwa 2,1-mal so hell wie unsere Sonne und seine Rotationsachse ist um 30 Grad in unsere Sichtlinie geneigt. Sein Begleiter HD 52265b (im Vordergrund) ist ein Gasriese mit der 1,85-fachen Masse von Jupiter.

Für ihre Untersuchungen verwendeten die Forscher um Gizon Messdaten des Exoplanetenjägers CoRoT, der von November 2008 bis März 2009 den Stern für 117 Tage ununterbrochen im Blick behielt. Diese lange Messdauer wurde benötigt, um detaillierte Aussagen über die Schwingungsfrequenzen von HD 52265 zu ermöglichen. Für diese asteroseismologischen Beobachtungen nutzten die Astronomen die Tatsache, dass im Inneren eines Sterns Konvektionsströmungen auftreten. Dabei steigt heißes Plasma im Stern in Richtung der Oberfläche auf, gibt dort einen Teil seiner Energie ab und sinkt wegen seiner nun etwas geringeren Temperatur und damit höheren Dichte wieder ins Sterninnere ab. Bei diesen Strömungsvorgängen werden Schallwellen erzeugt, die charakteristische Schwingungsmuster auf der Sternoberfäche erzeugen und sich messen lassen.

Auf diese Schwingungen wirkt zudem die Rotation des Sterns ein. Dabei sind Druckwellen, die sich in Richtung der Drehbewegung ausbreiten, schneller als jene, die ihr entgegen laufen. Daraus folgen Unterschiede in den Schwingungsfrequenzen, die sich mit einem präzisen Teleskop wie CoRoT registrieren lassen. Auch die Neigung der Rotationsachse wirkt auf die Messungen ein. Die Forscher ermittelten, dass HD 52265 die 1,3-fache Masse und den 1,3-fachen Durchmesser der Sonne aufweist. Der Stern leuchtet zudem 2,1-mal so hell wie unser Tagesgestirn. Diese Ergebnisse stimmen gut mit den Resultaten klassischer spektroskopischer Verfahren überein.

Durch die bekannte Neigung der Rotationsachse des Stern von 30 Grad in Richtung unserer Sichtlinie lässt sich nun auch die Masse des Exoplaneten HD 52265b genauer angeben. Der Planet wurde im Jahr 2000 mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gefunden. Diese kann aber nur eine Mindestmasse angeben, da die Neigung der Umlaufbahn des Planeten um sein Zentralgestirn unbekannt ist. Unter der Annahme, dass sich die Umlaufebene des Exoplaneten annähernd mit der Äquatorebene des Sterns deckt, geben die Forscher nun für HD 52265b eine Masse von 1,85 Jupitermassen an. Damit ist dieses Objekt eindeutig ein Exoplanet und kein Brauner Zwerg, wie es nach den bislang bekannten Eigenschaften auch möglich gewesen wäre. Braune Zwerge sind Sterne, deren Masse nicht ausreicht, die Fusion von Wasserstoff zu Helium in Gang zu setzen. Die Forscher um Gizon hoffen, mittels der Asteroseismologie noch weitere Rätsel dieser Art bei anderen Sternen lösen zu können.

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