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Telegramm 21: Exoplanetensystem mit 7 Planeten entdeckt

Ein internationales Astronomenteam an der Europäischen Südsternwarte (ESO) in La Silla, Chile hat in einer Entfernung von 127 LJ  (Lichtjahren) bei dem sonnenähnlichen Stern HD 10180 im Sternbild Hydrus (Kleine Wasserschlange) am Südhimmel ein Exoplanetensystem mit 7 Planeten entdeckt. Es ist damit das größte bisher bekannte Planetensystem außer unserem eigenen, das aus 8 Planeten besteht. 5 Planeten ähneln dem Planeten unseres Sonnensystems. Sie haben Massen zwischen dem 12 und 25fachen der Erde und umkreisen ihren Stern in Abständen von 0,06 bis 1,4 AE (Astronomische Einheit = 150Millionen km, entsprechend der Entfernung Sonne-Erde). Ein 6. Planet weiter draußen ist mit 65 Erdmassen deutlich größer und ähnelt wohl eher dem Saturn. Ein 7.Planet umkreist den Stern auf einer sehr engen im Abstand von nur 0,02 AE in nicht einmal 2 Tagen. Der Planet hat nur 1,4 Erdmassen und kann daher nur ein Felsplanet wie die Erde sein. Für Leben ist er allerdings wegen des geringen Abstandes zu seinem Stern viel zu heiß.

Planetensystem des sonnenähnlichen Sterns HD 10180:  Im Vordergrund ist der neptunähnliche dritte Planet des Systems zu sehen. Der erste erdähnliche und der zweite wiederum neptunähnliche Planet ziehen gerade als kleine schwarze Punkte an der Sternenscheibe vorüber (Transit). Die übrigen Planeten erscheinen als helle Lichtflecken im Hintergrund des Sterns. Quelle:  http://www.eso.org/

Die Abstände, in welchen die Planeten ihren Stern auf nahezu kreisförmigen Bahnen umrunden, folgen einem mathematischen Muster ähnlich wie in unserem Sonnensystem, wo sich die Abstände der Planeten von der Sonne (a) nach der Titius-Bode-Reihe herleiten lassen:

a   =   0,4 + 0,3·2n

 

Für den Exponenten n werden, mit dem innersten Planeten Merkur beginnend, die Zahlenwerte −∞, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 eingesetzt. Damit ergeben sich die Abstände der Planeten in Astronomischen Einheiten. Die errechneten und tatsächlichen Abstände stimmen sehr gut überein.

Alle 7 Planeten wurden mit dem hochempfindlichen HAARPS-Spektrographen nach der Doppler-Methode gefunden:

In einem Planetensystem wirkt nicht nur die Schwerkraft des Sterns auf den ihn umlaufenden Planeten, sondern auch umgekehrt. Deshalb bewegen sich beide Himmelskörper um ihren gemeinsamen Schwerpunkt, der allerdings immer innerhalb des Sternes liegt, da dieser viel schwerer ist als der Planet. Die Bahn des Sternes erscheint von außen nur als leichtes Wackeln, spiegelt aber trotzdem im Kleinen die viel größere Umlaufbahn des Planeten wider. Die Schwierigkeit liegt nun darin, aus einer so großen Entfernung die außerordentlich geringe Bewegung des Sterns zu messen. Eine Möglichkeit ist die spektroskopische Untersuchung des Sternenlichtes unter Nutzung des Doppler-Effekts. Wenn sich der Stern auf seiner winzigen Bahn einmal in Richtung Erde und dann wieder von ihr weg bewegt, werden die von ihm ausgesandten Lichtwellen abwechselnd etwas zusammen und auseinander gezogen. Dadurch werden die Lichtwellen erst zum blauen (kurzwelligen) und dann zum roten (langwelligen) 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 Masse, Umlaufzeit und den Abstand des Planeten von seinem Stern, ja sogar die Form der Umlaufbahn (kreisförmig oder elliptisch) bestimmen.

phot-22e-07-eso

Mit der Doppler-Methode wurden bisher die meisten Exoplaneten gefunden. Quelle: ESO

Die so ermittelte Masse des Exoplaneten stimmt aber nur, wenn die Beobachtung des fremden Planetensystems genau von der Seite geschieht. Ist jedoch 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 dann geringer erscheint als sie ist. Die gemessene Doppler-Verschiebung täuscht also einen zu leichten Planeten vor. Man versucht daher, wenn möglich, den Neigungswinkel der Bahn des Exoplaneten zu ermitteln. Das gelingt zum Beispiel, wenn ein Vorübergang des Planeten vor seinem Stern, ein sogenannter Planetentransit zu beobachten ist. Der Planetentransit ist mit einer äußerst geringen, aber gut meßbaren Helligkeitsabnahme des Sterns verbunden und ist deshalb auch eine eigenständige Methode zur Entdeckung von Exoplaneten.

Quelle: http://tinyurl.com/3a6lec4

Jens Christian Heuer

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Kategorien:Exoplaneten, Telegramme
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