Astronomen nehmen das erste direkte Bild des jungen riesigen Exoplaneten auf
Der Pfeil zeigt hier auf den Stern Beta Pictoris. Sie können auch 2 seiner Planeten sehen, Beta Pictoris b (entdeckt 2008) und Beta Pictoris C, die jetzt zum ersten Mal direkt vom GRAVITY-Instrument am Very Large Telescope in Chile aufgenommen wurden. Bild via GRAVITY/ Axel M. Quetz/ MPIA Grafikabteilung/Wissenschaftsalarm.
2008 entdeckten Astronomen einen Exoplaneten, der den jungen Stern umkreistBeta Pictoris. Der Planet, ein Gasriese namensBeta Pictoris b, wurde durch direkte Bildgebung gefunden, eine seltene Leistung, da die meisten Exoplaneten durch indirektere Methoden entdeckt werden. Spätere Studien deuteten auch auf die wahrscheinliche Anwesenheit eines zweiten Planeten hin,Beta Pictoris c. Aber dieser war nicht so einfach zu fotografieren … bis jetzt. Forscher mit demExoGRAVITYTeam, geführt vonMathias Nowakdes Selwyn College/ University of Cambridge, habenangekündigtdie erfolgreiche Bildgebung von Beta Pictoris c, mit einigen Überraschungen.
Die Forscher haben ihrepeer-reviewedführt zu zwei neuen Papieren inAstronomie & Astrophysik, erhältlichHierundHier.
Beta Pictoris ist uns auf galaktischem Maßstab sehr nahe, bei nur 63Lichtjahreein Weg. Es ist ein sehr junger Stern, der auf ein Alter von etwa 23 Millionen Jahren geschätzt wird, viel jünger als unsere 4,6 Milliarden Jahre alte Sonne. Die beiden bekannten Planeten sollen 18,5 Millionen Jahre alt sein, noch immer nur Planetenbabys. Da der Stern so jung ist, ist er noch immer von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben, ähnlich wie unser eigenes Sonnensystem vor Milliarden von Jahren entstanden ist.
Lage und Umlaufbahnen von Beta Pictoris b und Beta Pictoris c. Bild via GRAVITY Collaboration/ Axel M. Quetz/ MPIA Graphics Department/Wissenschaftsalarm.
Beta Pictoris c ist schätzungsweise 8,2 Mal so massiv wie Jupiter und umkreist seinen Stern alle 3,4 Jahre. Nichts davon ist allzu ungewöhnlich, aber dann fanden die Forscher etwas Seltsames. Es ist wirklich schwach, sechsmal schwächer als Beta Pictoris b, obwohl die beiden Planeten ähnlich groß sind. Warum also der Unterschied? Das Team glaubt, dass Beta Pictoris c mit einer geschätzten Temperatur von 1.250 Kelvin (1.791 Grad Fahrenheit oder 977 Grad Celsius) kühler ist als sein Bruder, verglichen mit 1.724 K (2.644 F oder 1.451 C) für Beta Pictoris b. Warum der eine Planet viel kühler wäre als der andere, ist noch nicht bekannt, aber es könnte einfach damit zu tun haben, wie sich die Planeten gebildet haben.
Wenn ein sich bildender Planet keinen Kern hat, wie imModell zur Bildung von Festplatteninstabilität– die Bildung von Planeten aus dem Aufbrechen von aprotoplanetare Scheibe– dann wird es heißer und heller. Aber wenn es einen Kern hat, wie in derKernakkretionsmodell– ein mehrstufiger Entstehungsprozess mit einem schweren Elementkern, der sich bildet, wenn kleine feste Staubkörner und Eis durch Kollisionen zu größeren Partikeln koagulieren – dann wird es dunkler und kühler. Demnach gehen die Forscher davon aus, dass Beta Pictoris c durch Kernanlagerung gebildet wurde, während Beta Pictoris b durch Bandscheibeninstabilität gebildet wurde. Beta Pictoris c ist näher am Stern, was auch zum Kernakkretionsmodell passt. Von demzweites Papier:
Wir vermuten, dass dieser scheinbare Widerspruch ein Zeichen für die Akkretion des heißen Kerns ist, beispielsweise aufgrund der Masse des Planetenkerns oder der Existenz eines Hochtemperatur-Akkretionsschocks während der Bildung.
Die genaue Masse von Beta Pictoris b ist jedoch noch nicht bekannt, daher wissen Wissenschaftler nicht sicher, wie es gebildet wurde. Es ist weiter vom Stern entfernt, was eher mit dem Festplatteninstabilitätsmodell übereinstimmt. Seine Masse lässt sich mit demRadialgeschwindigkeitsmethode– wo die Gravitation eines Planeten dazu führt, dass sein Stern leicht wackelt – aber Wissenschaftler müssen geduldig sein, da der Planet 28 Erdenjahre braucht, um eine Umlaufbahn zu vollenden.
Künstlerisches Konzept von Beta Pictoris b (im Vordergrund) und Beta Pictoris c (im Hintergrund). Bild über Pascal Rubini/ A-M Lagrange/Wikipedia.
Die bisher gewonnenen Ergebnisse geben jedoch noch wesentliche Einblicke in den Entstehungsprozess solcher Welten.Paul Mollieream Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) sagte:
Wir haben GRAVITY zuvor verwendet, um Spektren anderer direkt abgebildeter Exoplaneten zu erhalten, die selbst bereits Hinweise auf ihren Entstehungsprozess enthielten. Diese Helligkeitsmessung von Beta Pictoris c in Kombination mit seiner Masse ist ein besonders wichtiger Schritt, um unsere Planetenentstehungsmodelle einzuschränken.
Um Beta Pictoris c abzubilden,GRAVITY-ZusammenarbeitForscher nutzten dieSCHWEREInstrument auf dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) in Chile. Die Technik kombinierte das einfallende Licht aller vier Teleskope. Der Planet war zuerst durch die Radialgeschwindigkeit entdeckt worden, die den Widerstand und die Zugkraft auf den Mutterstern aufgrund der Umlaufbahn des Planeten misst. GRAVITY konnte den Planeten später visuell bestätigen, was Beta Pictoris c zum ersten Exoplaneten machte, der mit beiden Methoden entdeckt und bestätigt wurde. Nowak sagte in aStellungnahme:
Das heißt, wir können nun sowohl die Helligkeit als auch die Masse dieses Exoplaneten ermitteln. Als allgemeine Regel gilt: Je massereicher der Planet, desto leuchtender ist er.
Direktaufnahme von Beta Pictoris b (weißer Punkt), dem ersten Exoplaneten, der 2008 um Beta Pictoris herum fotografiert wurde. Bild via ESO/A-M. Lagrange et al./Himmel & Teleskop.
Sylvestre Lacour, Leiter des ExoGRAVITY-Beobachtungsprogramms, fügte hinzu:
Dies ist die erste direkte Bestätigung eines Planeten, der mit der Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen wurde.
Die Entdeckung und Bestätigung dieser jungen Welt ist eine fantastische Leistung. WieFrank Eisenhauer, leitender Wissenschaftler des GRAVITY-Projekts am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), bemerkte:
Es ist erstaunlich, welchen Detailgrad und welche Sensibilität wir mit GRAVITY erreichen können. Wir fangen gerade erst an, atemberaubende neue Welten zu erkunden, vom supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie bis hin zu Planeten außerhalb des Sonnensystems.
Als nächstes wollen Astronomen nehmenSpektrenvon Beta Pictoris c, um herauszufinden, woraus seine Atmosphäre besteht. Das sollte auch zusätzliche Hinweise auf die Entstehung des Planeten liefern.
Mathias Nowak vom Selwyn College/University of Cambridge, der das ExoGRAVITY-Team leitete und Hauptautor des ersten Artikels ist. Bild überFacebook.
Da beide Planeten so jung sind und Gasriesen statt Gesteinswelten sind, ist es sehr unwahrscheinlich, dass sie Leben beherbergen könnten. Mehr über sie zu erfahren, wird den Wissenschaftlern jedoch immer noch helfen zu verstehen, wie sich verschiedene Arten von Planeten in unserer Galaxie bilden.
Fazit: Astronomen haben erstmals direkte Bilder des jungen Exoplaneten Beta Pictoris c erhalten.
Quelle: Direkte Bestätigung des Radialgeschwindigkeitsplaneten B Pictoris c