Hubble-Studie erweckt einen angezweifelten Exoplaneten zu neuem Leben

Eine zweite Betrachtung von Daten des Hubble Space Telescope der NASA belebt die Behauptung neu, dass der nahe Stern Fomalhaut einen massereichen Exoplaneten beherbergt. Die Studie spricht dafür, dass der Exoplanet namens Fomalhaut b ein seltenes und möglicherweise einzigartiges Objekt ist, das vollständig von Staub umhüllt ist. Fomalhaut ist der hellste Stern im Sternbild Piscis Austrinus (Südlicher Fisch) und liegt 25 Lichtjahre entfernt.

Im November 2008 gaben Hubble-Astronomen den Exoplaneten Fomalhaut b als den ersten, jemals direkt im sichtbaren Licht abgebildeten Planet um einen anderen Stern bekannt. Das Objekt wurde innerhalb eines ausgedehnten Rings aus Trümmern abgebildet, der den Stern umgibt, aber von ihm getrennt ist. Die Position und die Masse des Planeten – nicht mehr als drei Jupitermassen – schienen genau richtig, damit seine Gravitation das Erscheinungsbild des Rings erklären kann. (Anm. d. Red.: Siehe auch die News ALMA liefert neue Erkenntnisse über den Staubring des Sterns Fomalhaut)

Kürzliche Studien haben zu dem Schluss geführt, dass diese planetare Interpretation inkorrekt ist. Basierend auf der scheinbaren Bewegung des Objekts und dem Mangel an Nachweisen im Infrarotbereich durch das Spitzer Space Telescope der NASA argumentieren sie, dass das Objekt eine kurzlebige Staubwolke ist, die mit keinem Planeten in Beziehung steht. Eine neue Analyse erweckt die ursprüngliche Schlussfolgerung jedoch wieder zum Leben.

„Obwohl unsere Ergebnisse die Original-Abhandlung über die Entdeckung ernsthaft in Frage stellen, tun sie das auf eine Weise, welche die Interpretation des Objekts viel deutlicher macht und das Kernfazit intakt lässt, nämlich dass Fomalhaut b tatsächlich ein massereicher Planet ist“, sagte Thayne Currie, ein früherer Astronom am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) und jetzt an der University of Toronto.

Die Entdeckungsstudie berichtete, dass die Helligkeit von Fomalhaut b um den Faktor Zwei variierte und nahm dies als Beleg dafür, dass der Planet Gas ansammelte. Nachfolgende Studien interpretierten diese Veränderungen dann als Hinweis darauf, dass das Objekt stattdessen in Wirklichkeit eine vergängliche Staubwolke war.

Videobericht über die umstrittene Entdeckung des Exoplaneten Fomalhaut b. (NASA / Goddard Space Flight Center)

In der neuen Studie analysierten Currie und sein Team die Hubble-Beobachtungen des Sterns von 2004 und 2006 erneut. Sie fanden den Planeten leicht in Beobachtungen, die in sichtbaren Wellenlängen nahe 600 und 800 Nanometern gemacht wurden, und machten einen neuen Nachweis in violettem Licht nahe 400 Nanometern. Im Gegensatz zu der früheren Forschungsarbeit fand das Team heraus, dass die Helligkeit des Planeten konstant blieb.

Mit dem Subaru Telescope auf Hawaii versuchte das Team, Fomalhaut b im Infrarotbereich nachzuweisen, was aber nicht gelang. Die fehlgeschlagenen Nachweise mit Subaru und Spitzer deuten darauf hin, dass Fomalhaut b weniger als die doppelte Jupitermasse besitzen muss.

Ein anderer umstrittener Sachverhalt ist die Umlaufbahn des Objekts. Wenn Fomalhaut b für die Verschiebung des Rings und dessen scharfen inneren Rand verantwortlich ist, dann muss das Objekt einer Umlaufbahn folgen, die an dem Ring ausgerichtet ist, und sich jetzt mit seiner kleinsten Geschwindigkeit bewegen. Die von der Original-Studie abgeleitete Geschwindigkeit schien zu hoch zu sein. Außerdem argumentierten einige Forscher, dass Fomalhaut b einer geneigten Umlaufbahn folge, die die Ringebene durchquere. Unter Verwendung der Hubble-Daten begründet Curries Team, dass sich Fomalhaut b mit einer Geschwindigkeit und in eine Richtung bewegt, die mit der ursprünglichen Theorie übereinstimmt, nach der die Gravitation des Planeten den Ring beeinflusst.

„Was wir durch unsere Analyse gesehen haben ist, dass sich die Minimaldistanz des Objekts von der Scheibe in zwei Jahren stark verändert hat, was ein überzeugendes Anzeichen dafür ist, dass es sich in einer schönen, ringgestaltenden Umlaufbahn befindet“, erklärte Timothy Rodigas, ein Student an der University of Arizone und Mitglied des Teams.

Curries Team sprach auch Studien an, die Fomalhaut b als eine kompakte Staubwolke interpretieren, die nicht gravitativ an einen Planeten gebunden ist. In der Nähe von Fomalhauts Ring würde die Orbitaldynamik solch eine Wolke in weniger als 60.000 Jahren auseinanderziehen oder sie vollständig auflösen lassen. Die Staubkörnchen erfahren zusätzliche Kräfte, die in wesentlich schnelleren Zeitspannen arbeiten, wenn sie mit dem Licht des Sterns interagieren.

„Davon ausgehend, was wir über das Verhalten von Staub und über die Umgebung wissen, in der sich der Planet befindet, denken wir, dass wir eher ein planetares Objekt sehen, welches vollständig in Staub eingehüllt ist und keine frei treibende Staubwolke“, sagte Teammitglied John Debes, ein Astronom am Space Telescope Science Institute in Baltimore (Maryland). Eine Abhandlung, die die Ergebnisse beschreibt, wurde für die Veröffentlichung in den Astrophysical Journal Letters akzeptiert.

Weil Astronomen Fomalhaut b durch das Licht des umgebenden Staubs registrieren und nicht durch Licht oder Wärme, das/die von seiner Atmosphäre emittiert wird, wird er nicht länger als „direkt abgebildeter Exoplanet“ geführt. Aber weil er die richtige Masse besitzt und sich an der richtigen Position befindet, um den Ring zu gestalten, denkt Curries Team, dass er als Planet angesehen werden sollte, der durch „direktes Abbilden“ identifiziert wurde.

Fomalhaut wurde im vergangenen Mai von einem anderen Team beobachtet. Diese Beobachtungen werden derzeit einer wissenschaftlichen Analyse unterzogen und sollen bald veröffentlicht werden.

Quelle: http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/fomalhaut-exo.html

(THK)