Direkte Beobachtung von Exoplaneten

Teleskope und Hauptquartier der Europäischen Südsternwarte. Quelle: ESO/M. Kornmesser Planetensystem HR 8799 aufgenommen über einen Zeitraum von sieben Jahren mit dem Keck Observatorium. (CC BY 3.0; Credits: Video making & motion interpolation: Jason Wang Data analysis: Christian Marois Orbit determination: Quinn Konopacky Data Taking: Bruce Macintosh, Travis Barman, Ben Zuckerman)

Eines der naheliegendsten Verfahren zur Entdeckung von Exoplaneten ist die direkte Beobachtung. Diese Methode ist allerdings es erst durch moderne Weltraumteleskope und neue erdgebundenen Großteleskope in den Bereich des Möglichen gerückt.

Da sie nicht selbst leuchten, sondern nur das Licht ihres Sternes reflektieren, sind Planeten im Vergleich zu Sternen extrem schwach leuchtende Himmelskörper. Es ist daher sehr schwierig ihr Licht von dem des Zentralsternes zu trennen. Die Beobachtbarkeit wird begünstigt, wenn der Exoplanet besonders hell oder der Stern besonders lichtschwach ist. Die Sichtbarkeit von Planeten kann auch durch die Präsenz eines dichten Ringsystemes erhöht werden (z.B: Formalhaut b).

Da weiter entfernte Exoplaneten weniger Licht ihres Zentralsternes empfangen, sind sie zu dunkel um im Spektrum des sichtbaren Lichtes beobachtet zu werden. Die von Ihnen abgestrahlte Infrarotstrahlung (Wärme) kann jedoch detektiert werden. Das trifft beispielsweise auf Planeten in frühen Stadien ihrer Entwicklung zu.

Das NASA Exoplanetenarchiv listet derzeit 191 Exoplaneten, die durch direkte Beobachtung entdeckt wurden. Alle davon sind weniger als 600 Lichtjahre von der Erde entfernt, die meisten weniger als 150 Lichtjahre.

Zusammenfassung:
  • Geeignet für Lichtstarke oder heiße Exoplaneten die weit vom Zentralstern entfernt sind.
  • Nur für relativ Nahe Planetensysteme möglich (in etwa bis 200 Lichtjahre)
  • Bahndaten sind gut bestimmbar.
  • Masse nicht direkt bestimmbar, nur über Temperatur und Sternenalter geschätzt werden

Rückschlüsse auf die Atmosphäre von Exoplaneten

Künstlerische Darstellung des Exoplaneten HR 8799e. Quelle: ESO/L. Calçada - https://www.eso.org/public/images/eso1905a/

Die direkte Beobachtung ermöglicht auch Rückschlüsse auf die Atmosphäre von Exoplanten. So präsentierten Forschen der Europäischen Südsternwarte im März 2019 die Ergebnisse der Beobachtung des Exoplaneten HR 8799e mittels optischer Interferrometrie. Die Daten wurden mit dem Very Large Telescope Astronomical Interferometer (VLTI) gewonnen. Es war die erste direkte Beobachtung eines Exoplaneten mittels des Verfahrens der optischen Interferometrie. Dabei gelang es den Forschen ein Spektrum der Plantenlichtes aufzunehmen, das 10 mal detailreicher war als vorangegangene Untersuchungen.

Die Ergebisse bestätigen, das HR8799e ist ein junger, heißer Gasriese ist, der noch immer große Mengen Wärme abgibt, die er bei seiner Entstehung durch die gravitative Akkumulation von Materie gewonnen hat. [1] Die Auswertung des Spektrums ergab weiterhin, dass sich in der Atmosphäre des Planeten Wolken aus Eisen und Silikaten befinden müssen. Die Atmosphäre enthält mehr Kohlenstoffmonoxid als Methan was unerwartet war und von den Forschern damit erklärt wird, das sehr hohe vertikale Windgeschwindigkeiten in der Atmosphäre verhindern, dass sich das Kohlenstoffmonoxid mit dem Wafferstoff der Atmosphäre zu Methan verbindet. [2]

Literaturangaben

  1. “Images of a fourth planet orbiting HR8799.”C. Marois, B. Zuckerman, Q. M. Konopacky, B. Macintosh, T. Barman; Nature 468, 1080-1083 (2010)
  2. "GRAVITY instrument breaks new ground in exoplanet imaging - Cutting-edge VLTI instrument reveals details of a storm-wracked exoplanet using optical interferometry" European Southern Observatory Eureka Alert! (2019-03-27).

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