Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Sonnensystem-Zwilling einen Schritt näher: erstes Bild des »kalten Jupiters« GJ 504 b

05.08.2013
Eine Astronomengruppe, zu der auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie gehören, hat eine wichtige Hürde für den Nachweis von fernen Sternensystemen genommen, die unserem eigenen Sonnensystem ähneln

Mit dem Subaru-Teleskop auf Hawaii konnten sie ein Bild des jupiterähnlichen Planeten GJ 405b aufnehmen. Dies ist das erste Bild eines Planeten, der einen sonnenähnlichen Stern (Spektraltyp G) umkreist. GJ 405b ist zudem der bislang kälteste und wahrscheinlich auch der bislang masseärmste Exoplanet, von dem Astronomen bisher Bilder gewinnen konnten.


Abbildung 1: Nahinfrarot-Falschfarbenbild des "zweiten Jupiter" GJ 504b, der den sonnenartigen Stern GJ 504 umkreist, aufgenommen mit dem Subaru-Teleskop. Licht des Sterns, der sich in der Bildmitte befindet, wurde mechanisch und durch systematische Bildbearbeitung unterdrückt. Reste des Lichts sind als Bildstörungen (Ring um den zentralen schwarzen Bereich) zu sehen. Dies ist der bislang kälteste und möglicherweise auch der leichtest Exoplanet, von dem eine solche Aufnahme gelungen ist. Es handelt sich um das erste Bild eines Planeten, der einen sonnenartigen Stern (Spektraltyp G) umkreist. Bild: NAOJ

Bislang wissen die Astronomen um die Existenz von 930 Exoplaneten, also Planeten, die andere Sterne umkreisen als unsere Sonne. Fast alle diese Planeten konnten nur indirekt nachgewiesen werden: entweder durch ihre Gravitationswirkung auf ihre Heimatsterne oder weil sie regelmäßig einen winzigen Bruchteil des Sternenlichts abschatten.

Hypothetischen außerirdischen Astronomen, die mit diesen indirekten Methoden unser eigenes Sonnensystem untersuchen, würden freilich wichtige Eigenschaften unserer kosmischen Nachbarschaft entgehen. Insbesondere dürften sie kaum etwas über die langsamen äußeren Planeten des Sonnensystems herausfinden. Umgekehrt müssen auch irdische Astronomen auf zusätzliche Methoden zurückgreifen, wenn sie um andere Sterne Planetensysteme ähnlich unserem eigenen untersuchen wollen. Eine wichtige Rolle spielen dabei direkte Abbildungen der Planeten solcher Systeme. Abbildungen können zudem Informationen über die Temperatur und einige Atmosphäreneigenschaften der beobachteten Planeten liefern. Ginge man noch einen Schritt weiter und nähme ein direktes Exoplaneten-Spektrum auf (ein Verfahren, das noch in den Kinderschuhen steckt), bekäme man sogar Informationen über die genauere chemische Zusammensetzung der Atmosphäre.

Aus diesem Grunde sind (irdische) Astronomen sehr interessiert daran, direkte Abbildungsverfahren für Exoplaneten weiterzuentwickeln – als wichtiges Werkzeug für den Nachweis und die Untersuchung ferner Planetensysteme, die unserem eigenen Sonnensystem ähneln.

Exoplaneten direkt abzubilden ist allerdings sehr schwierig. Sterne sind ungleich heller als ihre Planeten – typische Helligkeitsverhältnisse liegen bei eins zu einer Milliarde oder mehr. Bei herkömmlichen Beobachtungsmethoden wird ein Planet schlichtweg von seinem Heimatstern überstrahlt. Nur mit ausgefeilten technischen Tricks gelingt es überhaupt, die Planeten auf solchen Abbildungen sichtbar zu machen. Dazu gehören Verfahren, mit denen das Licht des Sterns mechanisch ausgeblendet wird (Koronografie) ebenso wie Analyseverfahren, die mehrere Bilder des untersuchten Planetensystems in gerade der richtigen Weise kombinieren, um Bildstörungen zu unterdrücken.

Nun ist es einer Astronomengruppe um Motohide Tamura (Japanisches Nationalobservatorium [NAOJ] und Universität Tokio), zu der auch mehrere Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie gehören, gelungen, der Charakterisierung ferner Planetensysteme, die unserem eigenen ähneln, einen wichtigen Schritt näher zu kommen. Mit dem Subaru-Teleskop auf Hawaii konnten die Forscher Infrarotbilder des jupiterartigen Planeten GJ 504 b gewinnen, er den Stern GJ 504 umkreist, der sich rund 60 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau befindet. Der Abstand von GJ 504 b zu seinem Stern beträgt das 44fache des mittleren Abstands der Erde von der Sonne (44 AU). In unserem Sonnensystem entspräche das grob dem Abstand des Neptun von der Sonne.

Dies ist die erste Abbildung eine Exoplaneten, der einen sonnenartigen Stern (Spektraltyp G) umkreist. Bisherige Planetenabbildungen waren nur um leuchtkräftigere Sterne gelungen. Deren Planeten sind im Mittel deutlich massereicher und heißer und damit einfacher aufzunehmen. Abschätzungen der Masse von GJ 504 b beruhen auf Modellierungen des Abkühlungsprozesses des Planeten seit seiner Entstehung. Sie hängen daher vom Alter des Sterns und seiner Planeten ab. Diejenige Abschätzung, die von den meisten der beteiligten Forscher favorisiert wird, ergibt eine Masse von rund 3 Jupitermassen. Damit wäre GJ 504b auch der leichteste der bis jetzt abgebildeten Exoplaneten.

Den Messungen nach ist GJ 504 b auf alle Fälle der kälteste bislang abgebildete Planet. Da kältere Objekte mit Infrarotbildern schwieriger zu erfassen sind als heißere, ist dies ein wichtiger Schritt hin zur Abbildung von kühlen Objekten wie erdähnlichen oder noch kühleren Planeten in einem fernen Planetensystem.

Die Entdeckung gelang im Rahmen des SEEDS-Projekts ("Strategic Explorations of Exoplanets and Disks", zu deutsch etwa "Systematische Erkundungen von Exoplaneten und Scheiben"). Das SEEDS-Beobachtungsprogramm befindet sich derzeit gerade bei der Hälfte seiner Laufzeit. Bereits in dieser ersten Hälfte hat es beeindruckende Bilder zum einen von Exoplaneten geliefert, zum anderen von den Scheiben aus Gas und Staub, die junge Sterne umgeben und aus denen die Planeten dieser Sterne entstehen (vgl. Abbildung 2).

Das Max-Planck-Institut für Astronomie ist eines der Gründungsmitglieder der SEEDS-Durchmusterung. MPIA-Direktor Thomas Henning erklärt: »Wissenschaftler der Abteilung Stern- und Planetenentstehung des MPIA verfügen über einen großen Erfahrungsschatz in punkto Beobachtungsstrategien, Bildbearbeitung der für die Direktabbildungen nötigen Hochkontrastaufnahmen und Modellierung der physikalischen Eigenschaften von Exoplaneten. Daher waren wir ein naheliegender Partner für das SEEDS-Projekt – und wir freuen uns sehr, dass das Projekt in den letzten Jahren so gute Fortschritte gemacht hat!«

Kontakt

Markus Pössel (Öffentlichkeitsarbeit)
Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg
Telefon: (+49|0) 6221 – 528 261
E-Mail: pr@mpia.de
Thomas Henning (Leiter der SEEDS-Gruppe am MPIA)
Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg
Telefon: (+49|0) 6221 – 528 200
E-Mail: walter@mpia.de

Dr. Markus Pössel | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpia.de/Public/menu_q2.php?Aktuelles/PR/2013/PR_2013_07/PR_2013_07_de.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie