Mit Infrarotdaten des Subaru-Teleskops auf Hawaii hat ein internationales Team aus Astronomen einen Riesenplaneten um den hellen Stern GJ 504 abgebildet. Die neue Welt namens GJ 504b ist mehrere Male schwerer als Jupiter und besitzt eine vergleichbare Größe. Es ist der masseärmste Planet, der jemals unter Verwendung direkter Abbildungstechniken um einen sonnenähnlichen Stern nachgewiesen wurde.
“Wenn wir zu diesem Riesenplaneten reisen könnten, würden wir eine Welt sehen, die noch durch die Hitze ihrer Entstehung leuchtet und eine Farbe ähnlich einer dunklen Kirschblüte hat, ein kontrastarmes Magenta”, sagte Michael McElwain, ein Mitglied des Entdeckungsteams vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland). “Unsere Nahinfrarot-Kamera offenbart, dass seine Farbe viel blauer als die von anderen abgebildeten Planeten ist, was dafür sprechen könnte, dass seine Atmosphäre weniger Wolken aufweist.”
GJ 504b umkreist seinen Stern etwa neunmal weiter entfernt als Jupiter die Sonne – das stellt eine Herausforderung für Theorien über die Entstehung von Riesenplaneten dar. Dem gängigsten Bild zufolge, dem sogenannten Kernakkretionsmodell, haben jupiterähnliche Planeten ihren Ursprung in der gasreichen Materiescheibe, die einen jungen Stern umgibt. Ein Kern, der durch Kollisionen zwischen Asteroiden und Kometen erschaffen wurde, bildet einen Keim und wenn dieser Kern eine ausreichend große Masse erreicht, zieht seine Gravitationskraft rasch Gas aus der Scheibe an, um den Planeten zu bilden.
Während dieses Modell für Planeten im Entfernungsbereich von Neptuns Umlaufbahn (etwa 30 Astronomische Einheiten oder die 30-fache Distanz zwischen Erde und Sonne) gut funktioniert, ist es für Welten problematisch, die weiter von ihren Sternen entfernt sind. GJ 504b ist geschätzt rund 43,5 Astronomische Einheiten von seinem Stern entfernt – die tatsächliche Distanz hängt davon ab, wie das System zu unserer Sichtlinie liegt, was nicht genau bekannt ist.
“Er gehört zu den am schwersten erklärbaren Planeten in einer traditionellen Planetenentstehungstheorie”, erläuterte Teammitglied Markus Janson von der Princeton University in New Jersey. “Seine Entdeckung weist darauf hin, dass wir alternative Entstehungstheorien ernsthaft in Betracht ziehen oder vielleicht einige der grundlegenden Voraussetzungen der Kernakkretionstheorie überdenken müssen.”
Die Forschungsarbeit ist Teil von Strategic Explorations of Exoplanets and Disks with Subaru (SEEDS), einem Projekt, um mit dem Subaru Telescope auf dem Mauna Kea (Hawaii) extrasolare Planeten und protoplanetare Scheiben um mehrere hundert nahe Sterne direkt abzubilden. Das Fünf-Jahres-Projekt begann 2009 und wird von Motohide Tamura vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) geleitet.
“Obwohl direktes Abbilden wohl die wichtigste Technik für die Beobachtung von Planeten um andere Sterne darstellt, ist sie auch die anspruchsvollste. “Das Abbilden liefert Informationen über die Helligkeit des Planeten, seine Temperatur, Atmosphäre und Umlaufbahn, aber weil Planeten so schwach sind und so nahe an ihren Zentralsternen stehen, ist es wie der Versuch, ein Glühwürmchen in der Nähe eines Scheinwerfers zu fotografieren”, erklärte Masayuki Kuzuhara vom Tokyo Institute of Technology, der Leiter des Entdeckungsteams.
Das SEEDS-Projekt bildet bei nahinfraroten Wellenlängen ab und nutzt die Hilfe eines neuen adaptiven Optiksystems am Teleskop, das die verwischenden Effekte der Erdatmosphäre ausgleicht, sowie zwei Instrumente: das High Contrast Instrument for the Subaru Next Generation Adaptive Optics und die InfraRed Camera and Spectrograph. Die Kombination erlaubt dem Team, die Grenze für das direkte Abbilden in Richtung schwächerer Planeten zu verschieben. Eine Abhandlung, die die Ergebnisse beschreibt, wurde für die Veröffentlichung im Astrophysical Journal akzeptiert und wird in einer zukünftigen Ausgabe erscheinen.
Die Forscher fanden heraus, dass GJ 504b etwa viermal schwerer als Jupiter ist und eine effektive Temperatur von circa 237 Grad Celsius aufweist. Der Planet umkreist GJ 504, einen Stern des Typs G0, der etwas heißer als die Sonne ist und gerade noch mit bloßem Auge im Sternbild Virgo (Jungfrau) beobachtet werden kann. Der Stern liegt 57 Lichtjahre entfernt und das Team schätzt das Alter des Systems auf ungefähr 160 Millionen Jahre, basierend auf Methoden, die die Farbe und Rotationsperiode des Sterns mit seinem Alter in Beziehung setzen.
Junge Sternsysteme sind die verlockendsten Ziele für das direkte Abbilden von Exoplaneten, weil ihre Planeten nicht lange genug existiert haben, um einen Großteil der Hitze von ihrer Entstehung verloren zu haben, was ihre Helligkeit im Infrarotbereich erhöht. “Unsere Sonne hat etwa die Hälfte ihres Energie erzeugenden Lebens hinter sich, aber GJ 504 hat erst ein Dreißigstel ihres Alters”, ergänzte McElwain. “Diese Systeme zu untersuchen, ist ein bisschen wie die Beobachtung unseres eigenen Planetensystems in seiner Jugend.”
Quelle: http://www.nasa.gov/content/goddard/astronomers-image-lowest-mass-exoplanet-around-a-sun-like-star/
(THK)
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