Astronomen finden den ersten Exomond-Kandidaten

Forscher haben den ersten Exomond-Kandidaten gefunden - einen Mond, der einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems umkreist. Die Illustration zeigt die beiden Möglichkeiten, welche die Ergebnisse des Teams erklären würden: Einen Exomond, der einen Exoplaneten umkreist (links) oder einen Exoplaneten, der einen Stern umkreist (rechts). (NASA / JPL-Caltech)
Forscher haben den ersten Exomond-Kandidaten gefunden - einen Mond, der einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems umkreist. Die Illustration zeigt die beiden Möglichkeiten, welche die Ergebnisse des Teams erklären würden: Einen Exomond, der einen Exoplaneten umkreist (links) oder einen Exoplaneten, der einen Stern umkreist (rechts). (NASA / JPL-Caltech)

Titan, Europa, Io und Phobos sind nur ein paar Mitglieder in der Ruhmeshalle der Monde unseres Sonnensystems. Gibt es dort draußen andere Monde, die um Planeten jenseits unserer Sonne kreisen? Forscher mit Unterstützung der NASA haben die ersten Anzeichen für einen “Exomond” gefunden und obwohl sie sagen, dass es unmöglich ist, seine Präsenz zu bestätigen, ist diese Entdeckung ein bahnbrechender erster Schritt für den Nachweis anderer Exomonde. Die Entdeckung wurde gemacht, indem man eine zufällige Begegnung von Objekten in unserer Galaxie verfolgte, die nur einmal beobachtet werden kann.

“Wir werden keine Gelegenheit haben, den Exomond-Kandidaten noch einmal zu beobachten”, sagte David Bennett von der University of Notre Dame (Indiana, USA), leitender Autor einer neuen Abhandlung im Astrophysical Journal, die die Ergebnisse beschreibt. “Aber wir können mehr unverhoffte Entdeckungen wie diese erwarten.”

Die internationale Studie wird von dem japanisch-neuseeländisch-amerikanischen Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) Programm und dem Probing Lensing Anomalies NETwork (PLANET) Programm geleitet und nutzt Teleskope in Neuseeland und Tasmanien. Ihre Methode verwendet den Gravitationsmikrolinseneffekt und macht sich zufällige Ausrichtungen von Sternen zunutze. Wenn ein Vordergrundstern zwischen uns und einem entfernteren Stern vorbeizieht, kann der näherliegende Stern wie ein Vergrößerungsglas agieren, um das Licht des weiter entfernten Sterns zu bündeln und zu verstärken. Diese Helligkeitsanstiege dauern normalerweise etwa einen Monat lang an.

Falls der Vordergrundstern, den Astronomen als die “Linse” bezeichnen, von einem Planeten umkreist wird, wird der Planet als eine zweite Linse agieren, um das Licht noch mehr zu verstärken oder abzuschwächen. Durch die sorgfältige Analyse dieser Ereignisse können Astronomen die Masse des Vordergrundsterns im Verhältnis zu seinem Planeten feststellen.

In manchen Fällen könnte das Objekt im Vordergrund allerdings ein freier, ungebundener Planet sein und kein Stern. Forscher sind dann möglicherweise in der Lage, die Masse des Planeten im Verhältnis zu seinem Begleiter zu messen: einem Mond. Obwohl Astronomen aktiv nach Exomonden suchen, beispielsweise mit Daten der Kepler-Mission, haben sie bislang keinen gefunden.

Die Natur des lichtbeugenden Vordergrundobjekts in der neuen Studie ist noch unklar. Das Massenverhältnis des größeren Körpers zum kleineren Begleiter beträgt 2.000:1. Das bedeutet, das Paar könnte entweder ein kleiner, schwacher Stern sein, der von einem Planeten mit etwa 18-facher Erdmasse umkreist wird, oder es könnte sich um einen Planeten handeln, der massereicher ist als Jupiter und von einem Mond umkreist wird, welcher weniger als Erdmasse besitzt. Das Problem ist, dass Astronomen keine Möglichkeit haben zu sagen, welches dieser beiden Szenarien korrekt ist.

“Eine Möglichkeit besagt, dass das lichtbeugende System ein Planet und sein Mond ist, was – falls bestätigt – eine spektakuläre Entdeckung eines völlig neuen Systemtyps wäre”, sagte Wes Traub, der Chefwissenschaftler des Exoplanet Exploration Program Office am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien). Traub war nicht an der Studie beteiligt. “Die Modelle der Forscher deuten auf die Mondlösung hin, aber wenn wenn man einfach anschaut, welches Szenario in der Natur wahrscheinlicher ist, dann gewinnt die Sternlösung.”

Die Antwort auf das Rätsel liegt darin, die Entfernung des einander umkreisenden Duos herauszufinden. Ein weniger massereiches Paar, das näher an der Erde liegt, wird die gleiche Art von Lichtverstärkung hervorrufen wie ein massereicheres Paar in größerer Entfernung. Aber wenn das Verstärkungsereignis erst einmal vorüber ist, ist es sehr schwer, weitere Messungen des lichtbeugenden Systems zu machen und seine Distanz zu bestimmen. Die wahre Identität des Exomond-Kandidaten und seines Begleiters, ein System mit der Bezeichnung MOA-2011-BLG-262, wird unbekannt bleiben.

In der Zukunft könnte es jedoch möglich sein, diese Entfernungsmessungen während der Gravitationsmikrolinsenereignisse zu machen. Zum Beispiel sind die NASA-Weltraumteleskope Spitzer und Kepler, welche die Sonne auf erdfolgenden Umlaufbahnen umkreisen, weit genug von der Erde entfernt, um großartige Hilfsmittel für die Parallaxenmethode zu sein.

Das grundlegende Prinzip der Parallaxe kann erklärt werden, indem man einen Finger ausstreckt und abwechselnd die Augen verschließt, wodurch der Finger hin- und herzuspringen scheint. Ein entfernter Stern wird sich ebenso scheinbar bewegen, wenn er durch zwei sehr weit auseinander liegende Teleskope beobachtet wird. Kombiniert mit einem Gravitationsmikrolinsenereignis verändert der Parallaxeneffekt die Art und Weise, wie ein Teleskop die resultierende Verstärkung des Sternlichts sehen wird. Obwohl die Technik am besten mit einem Teleskop auf der Erde und einem Weltraumteleskop wie Spitzer oder Kepler funktioniert, können auch zwei bodenbasierte Teleskope auf verschiedenen Seiten der Erde verwendet werden.

Währenddessen finden Durchmusterungsprogramme wie MOA und das polnische Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) mehr und mehr Planeten. Diese Mikrolinsen-Surveys haben bislang Dutzende Exoplaneten entdeckt, die sich in Umlaufbahnen um Sterne befinden oder ungebunden sind. Eine ältere, von der NASA finanzierte Studie – ebenfalls unter Leitung des MOA-Teams – war die erste, die überzeugende Belege für freie, einsame, jupitergroße Planeten fand. Die Objekte wurden vermutlich aus ihren Planetensystemen herauskatapultiert. (http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2011-147, astropage.eu berichtete)

Der neue Exomond-Kandidat, falls er existiert, würde einen solchen ungebundenen Planeten umkreisen. Der Planet könnte aus den staubigen Grenzen eines jungen Planetensystems herauskatapultiert worden sein, wobei er seinen begleitenden Mond im Schlepptau hielt. Die für diese Studie verwendeten bodenbasierten Teleskope befinden sich am Mount John University Observatory in Neuseeland und am Mount Canopus Observatory in Tasmanien.

Zusätzliche Beobachtungen wurden am W.M. Keck Observatory auf dem Mauna Kea (Hawaii) durchgeführt, sowie mit den VISTA-Teleskopen der Europäischen Südsternwarte in Chile, mit dem Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) am Las Campanas Observatory in Chile, mit dem Mikrolensing Follow-Up Network (MicroFUN) am Cerro Tololo Interamerican Observatory in Chile und von der Robonet Collaboration, die das Faulkes Telescope South in Siding Spring (Australien) benutzte.

Quelle: http://www.nasa.gov/jpl/news/exomoon20140410/

(THK)

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