Dienstag, 24. April 2007

Astronomie Exoplaneten

Zweite Erde entdeckt ?

Einem europäisches Wissenschaftlerteam um Prof. Stéphane Udry (Genf) am European Southern Observatory (ESO, Europäische Südsternwarte) in La Scilla, Chile ist eine äußerst bemerkenswerte Entdeckung gelungen. Sie fanden den ersten, anscheinend wirklich erdähnlichen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Er umkreist in nur 13 Tagen den 20,5 Lichtjahre entfernten roten Zwergstern Gliese 581 im Sternbild Waage. Trotz seiner engen Umlaufbahn - die Erde benötigt für einen Umlauf um die Sonne immerhin 365 Tage- bietet der Planet, der etwa den 1,5 fachen Durchmesser und die 4,8-fache Masse der Erde hat, höchstwahrscheinlich lebensfreundliche Bedingungen, denn Gliese 581 hat als roter Zwergstern, verglichen mit der Sonne, eine nur sehr geringe Leuchtkraft. Nach Berechnungen der Wissenschaftler ist der neu entdeckte Planet felsig und wohlmöglich teilweise oder ganz von einem Ozean bedeckt. Die Oberflächentemperaturen könnten danach zwischen 0° und 40°C liegen.”Das Ziel ist auf einem Planeten Leben zu finden, der der Erde ähnlich ist und einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Das ist ein Schritt in diese Richtung." sagte Stéphane Udry vom Genfer Observatorium in der Schweiz. " Jedesmal wenn Du einen Schritt weiter gehst, bist Du sehr glücklich". Der jetzt entdeckte Planet ist nur einer von drei Planeten, die den roten Zwergstern Gliese 581 umkreisen. Einer umkreist den Stern auf einer noch engeren Umlaufbahn in nur 5 Tagen und hat mit 16,6 Erdmassen etwa die Größe des Neptun, der andere hat eine mit 84 Tagen viel weiter außen liegende Umlaufbahn und ist mit 8 Erdmassen etwa halb so schwer.


Das Planetensystem bei dem roten Zwergstern Gliese 581 :
Mit dem HARPS Spektrographen am ESO 3,6-m Teleskop haben
europäische Astronomen 3 Exoplaneten mit relativ geringen Massen
gefunden. Der mittlere der 3 Planeten, eine "Supererde" mit
nur 1 1/2 fachem Erddurchmesser bietet höchstwahrscheinlich
lebensfreundliche Bedingungen. (Quelle: ESO)

Der neu entdeckte Planet ist der kleinste der bisher gefundenen rund 200 extrasolaren Planeten. Er wurde mit dem HARP-Instrument der ESO nach der Doppler-Methode gefunden mit der Planeten anderer Sterne auf indirekte Weise aufgespürt werden können.
Nicht nur ein Stern zieht den ihn umlaufenden Planeten an, sondern auch der Planet übt umgekehrt bei seinem Umlauf eine Kraft auf seinen Zentralstern aus. Diese Anziehungskraft zwingt den Stern auf eine kreisförmige oder elliptische Bahn um den gemeinsamen Schwerpunkt. Diese Bahn spiegelt im Kleinen die Umlaufbahn des Planeten wider. Da der Stern der viel schwerere Partner ist , liegt der gemeinsame Schwerpunkt immer innerhalb des Sterns. Die Schwierigkeit ist nun die Messung der aus so großer Entfernung außerordentlich gering erscheinenden Bewegung des Sterns.
Dies gelingt durch spektroskopische Untersuchung des Sternenlichtes mit der Hilfe des Doppler-Effektes. Während sich der Stern auf seiner kleinen Bahn auf die Erde zu oder von ihr weg bewegt, werden die von ihm ausgesandten Lichtwellen abwechselnd bei der Bewegung von der Erde weg etwas auseinander gezogen und zusammengestaucht, wenn er sich auf die Erde zu bewegt. Dabei werden die Lichtwellen erst zum roten (langwelligen) und dann zum blauen (kurzwelligen) Ende des Spektrums hin verschoben. Aus dieser periodischen Dopplerverschiebung des Lichts können die Astronomen die Bahn des Sterns ermitteln und daraus mit den Newtonschen Gesetzen die Masse, Umlaufzeit, den Abstand des Planeten von seinem Stern und sogar die Form der Umlaufbahn (kreisförmig oder elliptisch) bestimmen.



Links: HARPS Spektrograp und das 3,6 Meter Teleskop der ESO (Quelle: http://www.eso.org/)
Rechts: Doppler-Methode zur Entdeckung extrasolarer Planeten (Quelle: astronomy.nmsu.edu)
Die ermittelte Masse stimmt aber nur genau, wenn die Beobachtung des fremden Planetensystems genau von der Seite geschieht. Ist die Bahn des Explaneten gegen die Beobachtungsrichtung geneigt, so wird seine Masse unterschätzt, weil die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung von der Erde aus betrachtet geringer erscheint als sie ist. Die deshalb ebenfalls kleinere gemessene Doppler-Verschiebung täuscht einen zu leichten Planeten vor. Der Neigungswinkel der Bahnebene des fremden Planetensystems lässt sich nur ermitteln, wenn außerdem noch eine Staubscheibe oder aber ein Vorübergang des Planeten vor dem Stern (Planetentransit) beobachtbar ist.
Wegen seiner relativen Nähe zur Erde -Gliese 581 gehört zu den 100 sonnennächsten Sternen-wird der neuentdeckte Planet mit Sicherheit ein vorrangiger Kandidat für die Suche nach (höherem?) außerirdischem Leben sein.
"Auf einer Schatzkarte des Universums wird man diesen Planeten mit einem Kreuz markieren." so Xavier Delfosse (Universität von Grenoble, Frankreich), ebenfalls ein Mitglied des Wissenschaftlerteams.
Jens Christian Heuer
Quellen:
wird aktualisiert...

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