Schlagwort: Exoplanet

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WISPIT 2b: Exoplanet reißt Lücke in Entstehungsscheibe

Um einen verdeckten Stern kreist eine diffuse helle Scheibe mit einer markanten Lücke. In dieser Lücke ist ein Planet.

Bildcredit: ESO, VLT, SPHERE; Bearbeitung und Bildrechte: ESO, Richelle van Capelleveen (Leiden Obs.) et al.; Text: Ogetay Kayali (MTU)

Der gelbe Punkt – was ist das? Ein junger Planet außerhalb unseres Sonnensystems. Dieses Bild des Very Large Telescope in Chile zeigt überraschenderweise eine ferne Szene, die stark an die Entstehung unseres Sonnensystems erinnert, vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Wir können zwar nicht in die Vergangenheit blicken, um die Entstehung der Erde direkt zu sehen. Doch mit Teleskopen beobachten wir, wie sich ähnliche Prozesse bei fernen Sternen entwickeln.

Mitten im Bild ist ein junger sonnenähnlicher Stern. Er ist hinter einem Koronagrafen verborgen, der seinen hellen Glanz abdeckt. Um den Stern kreist eine helle, staubige protoplanetare Scheibe. Sie enthält das Rohmaterial für Planeten. Spalte und konzentrische Ringe markieren den Orbit, wo eine neu entstandene Welt mit ihrer Gravitation Gas und Staub ansammelt. Auf ihrer Bahn um den Stern räumt sie den Weg frei.

Forschende der Astronomie bildeten zwar auch schon früher Planeten ab, die in Scheiben gebettet sind. Doch diese Beobachtung ist die allererste eines Exoplaneten, der aktiv eine Lücke in eine Scheibe rammt. Es ist der früheste direkte Blick auf aktive planetare Bildhauerei.

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Alpha Centauri: Das nahegelegenste Sternensystem

Ein Sternenfeld ist voll mit rot leuchtendem Gas. Nahe der Mitte befindet sich das helle Sternensystem Alpha Centauri, das unserer Sonne am nächsten ist.

Bildcredit und Bildrechte: Telescope Live, Heaven’s Mirror Observatory; Bearbeitung: Chris Cantrell

Das Sternsystem, das der Sonne am nächsten liegt, ist das System Alpha Centauri. Der schwächste der drei Sternen im System wird Proxima Centauri genannt. Er ist der nächstgelegene Stern. Die hellen Sterne Alpha Centauri A und B bilden ein enges Doppelsternsystem. Sie sind nur 23 Erde-Sonne-Distanzen voneinander entfernt.* Das ist etwas mehr als die Entfernung zwischen Uranus und der Sonne.

Das Alphasystem ist auf einem Großteil der Nordhalbkugel nicht sichtbar. Alpha Centauri A ist auch als Rigil Kentaurus bekannt. Er ist der hellste Stern im Sternbild Zentaur und der vierthellste Stern am Nachthimmel. Sirius ist der hellste Stern, obwohl er mehr als doppelt so weit entfernt ist. Durch einen aufregenden Zufall gehört Alpha Centauri A zur selben Art von Sternen wie unsere Sonne, und Proxima Centauri besitzt einen möglicherweise bewohnbaren Exoplaneten.

*Eine Erde-Sonne-Distanz ist eine Astronomische Einheit (AE).

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Messier 4

Mitten im Bild drängen sich die Sterne des Kugelsternhaufens M4, zum Rand hin sind die Sterne dünner verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: Steve Crouch

Messier 4 findet man westlich des hellen roten Riesen Antares. Das ist der Alpha-Stern im Sternbild Skorpion. Er enthält rund 100.000 Sterne. Der Kugelsternhaufen M4 ist an dunklen Standorten nur als schwaches Fleckchen sichtbar, obwohl er nur 5500 Lichtjahre entfernt ist. Diese relative Nähe macht ihn zu einem bevorzugten Ziel für astronomische Erkundungen. In einem Teleskop kann er all seine Besonderheiten zeigen.

Mit dem Weltraumteleskop Hubble werden für neueste Studien die pulsierenden Cepheiden (das sind veränderliche Sterne) von M4 untersucht, abkühlende weiße Zwergsterne vermessen und Beobachtungen des alten, pulsarumkreisenden Exoplaneten PSR B1620-26 b durchgeführt.

Dieses scharfe Bild wurde mit einem kleinen Teleskop auf der Erde aufgenommen. Bei der geschätzten Entfernung von M4 erstreckt es sich etwa 50 Lichtjahre quer über den Kern des Kugelsternhaufens.

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Exoplaneten-Zoo: Andere Sterne

Wie Perlen sind verschieden große Exoplaneten verteilt. Links sind bräunliche Planeten, zur Mitte hin sind hellblau bis dunkelblaue Planeten, und rechts sind rote und orangefarbene Himmelskörper.

Illustrationscredit und Bildrechte: Martin Vargic, Halcyon Maps

Haben andere Sterne Planeten wie unsere Sonne? Sicherlich. Dafür gibt es viele Hinweise. Die Gravitation kreisender Exoplaneten erzeugt leichte Sternwackler. Andere Planeten wandern vor Sternen vorbei und trüben sie.

Bisher wurden insgesamt mehr als 5500 Exoplaneten entdeckt. Tausende davon fanden die Weltraummissionen Kepler und TESS der NASA. Mehr als 100 wurden mit dem erdgebundenen Instrument HARPS der ESO entdeckt.

Diese Illustration zeigt eine Vermutung, wie manche dieser Exoplaneten wohl aussehen. In der Mitte sind neptunartige Planeten verteilt. Ihre Atmosphären enthalten vielleicht Methan, das blaues Licht streut. Daher sind sie blau. An den Seiten des Bildes befinden sich jupiterähnliche Planeten. Sie sind hellbraun und rot, weil die Gase in ihren Atmosphären wahrscheinlich kleine Mengen Kohlenstoff enthalten. Dazwischen sind viele erdähnliche Gesteinsplaneten mit unterschiedlichen Farben verteilt.

Je mehr Exoplaneten entdeckt werden, desto besser versteht die Menschheit, wie häufig erdähnliche Planeten sind und wie häufig es Leben im Universum geben könnte.

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Temperaturen auf dem Exoplaneten WASP-43b

Die schematische Illustration zeigt einen Planeten, der um einen Stern kreist und diesem immer dieselbe Seite zeigt. Vorne ist seine Temperatur gelb visualisiert, hinten violett.

Illustrationscredit: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI); Forschung: Taylor Bell (BAERI), Joanna Barstow (The Open University), Michael Roman (Universität von Leicester)

Nur 280 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist der jupitergroße Exoplanet WASP-43b seinen Mutterstern in gebundener Rotation einmal in 0,8 Erdtagen. Damit ist er etwa 2 Millionen Kilometer (weniger als 1/25 der Umlaufdistanz des Merkurs) von einer kleinen, kühlen Sonne entfernt. Dennoch nähern sich die Temperaturen auf der Tagseite, die immer dem Mutterstern zugewandt ist, glühenden 2500 Grad Celsius, wie das MIRI-Instrument an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops bei Infrarot-Wellenlängen gemessen hat.

In dieser Abbildung der Umlaufbahn des heißen Exoplaneten zeigen die Webb-Messungen auch, dass die Temperaturen auf der Nachtseite über 1000 Grad Celsius bleiben. Das deutet darauf hin, dass starke äquatoriale Winde die atmosphärischen Gase auf der Tagseite zur Nachtseite transportieren, bevor sie vollständig abkühlen können.

Der Exoplanet WASP-43b ist nun offiziell als Astrolábos bekannt, und sein Mutterstern vom Typ K wurde auf den Namen Gnomon getauft. Die Infrarotspektren von Webb weisen Wasserdampf sowohl auf der Nacht- als auch auf der Tagseite des Planeten nach und geben Aufschluss über die Wolkendecke von Astrolábos.

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Epsilon Tauri: Stern mit Planet

Epsilon Tauri: Stern mit Planet, umgeben von einem blau leuchtenden Nebel. Ein Klick auf das Bild zeigt es in Originalgröße an.

Bildcredit und Bildrechte: Reg Pratt

Epsilon Tauri ist ein roter Riesenstern vom Typ K und ca. 146 Lichtjahre von uns entfernt. Er ist kühler als die Sonne, hat aber mit dem 13-fachen Sonnenradius fast die 100-fache Leuchtkraft der Sonne. Als Mitglied des offenen Sternhaufens der Hyaden ist der Riesenstern unter dem Eigennamen Ain bekannt und bildet zusammen mit dem helleren Riesenstern Aldebaran die Augen des Stiers Taurus.

Umgeben von dunklen Staubwolken im Stier ist Epsilon Tau auch für einen Planeten bekannt. Epsilon Tauri b, der 2006 durch Radialgeschwindigkeitsmessungen entdeckt wurde, ist ein Gasriese, größer als Jupiter und mit einer Umlaufzeit von 1,6 Jahren. Und auch wenn der Exoplanet nicht direkt zu sehen ist, ist doch sein Mutterstern Epsilon Tauri in einer dunklen Nacht mit bloßem Auge gut zu erkennen.

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Methan auf fernem Exoplaneten entdeckt

Links unten leuchtet ein kleiner roter Stern, in der Mitte ist eine kleinere Sichel eines Mondes, rechts füllt die beleuchtete Sichel eines Planeten das halbe Bild.

Illustrationscredit: Ahmad Jabakenji (ASU Libanon, Nordstern Weltraumkunst); Daten: NASA, ESA, CSA, JWST

Wo könnte es sonst noch Leben geben? Eine der großen offenen Fragen der Menschheit, nämlich die Suche nach Planeten, auf denen es vielleicht extrasolares Leben gibt, kam 2019 einen großen Schritt voran: In der Atmosphäre des fernen Exoplaneten K2-18b wurde eine beträchtliche Menge Wasserdampf entdeckt.

Der Planet und sein Elternstern K2-18 liegen etwa 124 Lichtjahre entfernt im Sternbild Löwe (Leo). Der Exoplanet ist deutlich größer und massereicher als unsere Erde, doch er kreist in der bewohnbaren Zone seines Heimatsterns. K2-18 ist zwar rötlicher als unsere Sonne, leuchtet aber am Himmel von K2-18b ähnlich hell wie die Sonne am Himmel der Erde.

Die Entdeckung von Wasser in der Atmosphäre im Jahr 2019 gelang mit Daten dreier Weltraumteleskope: Hubble, Spitzer und Kepler. Diese Teleskope zeichneten die Absorption der Farben von Wasserdampf auf, während sich der Planet vor seinem Stern vorbeibewegte.

2023 wurden bei weiteren Beobachtungen durch das Weltraumteleskop Webb im Infrarotlicht Hinweise auf weitere Moleküle entdeckt, die auf Leben hindeuten, zum Beispiel Methan.

Die Illustration zeigt rechts den Exoplaneten K2-18b, der von einem Mond (Mitte) umkreist wird. Beide umrunden zusammen den roten Zwergstern links unten.

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Stern verschluckt Planet

Credit der Videoanimation: K. Miller und R. Hurt (Caltech, IPAC)

Es ist das Ende einer Welt, wie wir sie kennen. Konkret wurde beobachtet, wie der sonnenähnliche Stern ZTF SLRN-2020 einen seiner Planeten verschluckte. Zwar endet so mancher Planet, indem er auf einer Spiralbahn in den Zentralstern stürzt. Doch das Ereignis 2020, an dem ein jupiterähnlicher Planet beteiligt war, war das erste, das direkt beobachtet wurde.

Der Stern ZTF SLRN-2020 ist etwa 12.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt und liegt im Sternbild Adler (Aquila). Die Animation des Ereignisses zeigt zuerst, wie die Atmosphäre des Gasplaneten abgestreift wird, während er um Rand des Sterns kreist, an den er durch Gravitation gebunden ist. Ein Teil vom Gas des Planeten wird in die Sternatmosphäre aufgenommen, der Rest wird in den Weltraum ausgestoßen.

Gegen Ende des Videos wird der Planet vollständig verschluckt und fällt ins Zentrum des Sterns. Dadurch dehnt sich die äußere Atmosphäre des Sterns kurz aus, heizt sich auf und wird heller. Eines Tages in vielleicht acht Milliarden Jahren könnte der Planet Erde auf einer Spirale in unsere Sonne fallen.

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