Astronomen haben mit einer neuen Technik möglicherweise nicht nur eine Supererde bei einem benachbarten Stern gefunden, sondern sie möglicherweise auch direkt abgebildet. Und in der bewohnbaren Zone um Alpha Centauri könnte es schön gemütlich sein.
Es ist viel einfacher, riesige Planeten zu sehen als erdgroße Planeten. Egal welche Nachweismethode verwendet wird, größere Planeten sind einfach eine größere Nadel im kosmischen Heuhaufen. Aber insgesamt interessieren sich Astronomen sehr für erdähnliche Planeten. Und sie zu finden ist viel schwieriger.
Wir dachten, wir müssten auf die ultrastarken Teleskope warten, die derzeit gebaut werden, bevor wir Exoplaneten direkt abbilden könnten. Einrichtungen wie die Riesen-Magellan-Teleskop und der Europäisches extrem großes Teleskop wird eine enorme Beobachtungsleistung für die Aufgabe der Exoplaneten-Bildgebung bringen. Aber ein Forscherteam hat eine neue Technik entwickelt, die diese Aufgabe erfüllen könnte. Sie sagen, sie hätten einen möglichen sub-Neptun/supererdgroßen Planeten abgebildet, der einen unserer nächsten Nachbarn, Alpha Centauri A, umkreist.
Das Team präsentierte seine Beobachtungen in einem Artikel in Nature Communications mit dem Titel „ Abbildung von Planeten mit geringer Masse innerhalb der bewohnbaren Zone von ? Centauri. Der Hauptautor ist Kevin Wagner, Astronom und Sagan Fellow an der University of Arizona.
„Diese Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, Exoplaneten in der felsigen habitablen Zone mit aktuellen und kommenden Teleskopen abzubilden.“
Von „“Imaging massearmer Planeten innerhalb der bewohnbaren Zone von ? Centauri.“
Obwohl Astronomen schon früher Exoplaneten mit geringer Masse gefunden haben, haben sie ihr Licht nie gespürt. Sie haben zugesehen, wie sich die Planeten offenbarten von an ihren Sternen zerren . Und sie haben beobachtet, wie das Licht der Sterne, die diese Planeten beherbergen, untergeht, wenn die Planet geht vor dem Stern vorbei . Aber sie haben noch nie einen direkt abgebildet. Bis jetzt vielleicht.
Diese neue Erkennungsmethode beruht auf dem Infrarot. Eine der Herausforderungen bei der Infrarot-Bildgebung erdgroßer Exoplaneten besteht darin, das Licht eines Exoplaneten zu erkennen, wenn dieses Licht von der gesamten Infrarot-Hintergrundstrahlung des Sterns ausgewaschen wird. Astronomen können nach Exoplaneten in Wellenlängen suchen, in denen das Hintergrundinfrarot abgeschwächt ist, aber in diesen Wellenlängen sind erdähnliche Planeten mit gemäßigten Temperaturen blass.
Eine Methode besteht darin, im nahen Infrarot (NIR) des Spektrums zu suchen. Im NIR wird das thermische Glühen des Planeten vom Stern nicht so ausgewaschen. Aber das Sternenlicht blendet immer noch und ist millionenfach heller als der Planet. Ein Blick in den NIR ist also keine Gesamtlösung.
Künstlerische Darstellung eines Sonnenuntergangs von der Oberfläche eines erdähnlichen Exoplaneten aus gesehen. Bildnachweis: ESO/L. Calçada
Die Lösung kann sein IN DER NÄHE VON (New Earths in the AlphaCen Region) Instrument, das in dieser Forschung verwendet wird. NEAR ist auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO (European Southern Observatory) in Chile montiert. Es funktioniert mit VISIER Instrument, auch auf dem VLT. Die Gruppe hinter NEAR ist die Breakthrough Watch, Teil von Yuri Milners Durchbruchinitiativen .
Das NEAR-Instrument beobachtet nicht nur im gewünschten Teil des Infrarotspektrums, sondern verwendet auch einen Koronagraphen. Die Breakthrough-Gruppe war der Meinung, dass das NEAR-Instrument, das an einem 8-Meter-Bodenteleskop verwendet wird, bessere Beobachtungen des Alpha Centauri-Systems und seiner Planeten ermöglichen würde. Also bauten sie das Instrument in Zusammenarbeit mit der ESO und installierten es auf dem Very Large Telescope.
Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat kürzlich eine aktualisierte Ergänzung zu seiner Reihe fortschrittlicher Instrumente erhalten. Am 21. Mai 2019 machte das neu modifizierte Instrument VISIR (VLT Imager and Spectrometer for Mid-Infrared) seine ersten Beobachtungen seit seiner Modifikation, um die Suche nach potenziell bewohnbaren Planeten im Alpha Centauri-System, dem der Erde am nächsten gelegenen Sternensystem, zu unterstützen. Dieses atemberaubende Bild des VLT ist in den Farben des Sonnenuntergangs gemalt und spiegelt sich im Wasser auf der Plattform. Während schlechtes Wetter am Cerro Paranal für die Astronomen, die es benutzen, unglücklich ist, lässt es uns das Flaggschiff-Teleskop der ESO in einem neuen Licht sehen. Bildquelle: ESO/VLT
Diese neue Erkenntnis ist das Ergebnis von 100 Stunden kumulativer Beobachtungen mit NEAR und dem VLT. „Diese Ergebnisse“, schreiben die Autoren, „demonstrieren die Machbarkeit der Abbildung von Exoplaneten in der felsigen habitablen Zone mit aktuellen und kommenden Teleskopen.“
Der 100-stündige Inbetriebnahmelauf sollte die Leistungsfähigkeit des Gerätes demonstrieren. Das Team sagt, dass das NEAR-Instrument auf der Grundlage von etwa 80 % der besten Bilder aus diesem Lauf um eine Größenordnung besser ist als andere Methoden zur Beobachtung von „…warmen Planeten von Sub-Neptun-Größe in einem Großteil der bewohnbaren Zone von ? Centauri A.“
Möglicherweise haben sie auch einen Planeten gefunden. „Wir diskutieren auch eine mögliche Exoplaneten- oder Exozodiakal-Disk-Erkennung um ? Centauri A“, schreiben sie. „Allerdings kann ein instrumentelles Artefakt unbekannter Herkunft nicht ausgeschlossen werden.“
Eine Figur aus der Studie. Feld (a) auf der linken Seite zeigt die Artefakte 1 und 2, die als „Detektorpersistenz“ bezeichnet werden. 3 ist ein „optischer Geist“ von Alpha Centauri A. Panel (b) rechts ist eine Vergrößerung der inneren Bereiche des (a) Bildes. Der Exoplanet-Kandidat wird als C1 bezeichnet. Bildquelle: Wagner et al., 2021.
Dies ist nicht das erste Mal, dass Astronomen Exoplaneten im Alpha Centauri-System gefunden haben. Es gibt ein paar bestätigte Planeten im System, und es gibt auch andere Kandidaten. Aber keiner von ihnen wurde so direkt abgebildet wie dieser neue potenzielle Planet, der den Platzhalternamen C1 hat und der erste potenzielle Nachweis um den M-Zwerg im System, Proxima Centauri, ist.
Folgebeobachtungen müssen die Entdeckung bestätigen oder abbrechen. Die Forscher sagen, dass es sich bei dem Signal um ein Instrumentenartefakt handeln könnte. „Wir diskutieren auch eine mögliche Exoplaneten- oder Exozodiakal-Disk-Erkennung um ? Centauri A“, schreiben sie. „Allerdings kann ein instrumentelles Artefakt unbekannter Herkunft nicht ausgeschlossen werden.“
Es ist aufregend zu denken, dass ein Exoplanet der warmen Neptun-Klasse einen sonnenähnlichen Stern in unserem nächsten benachbarten Sternensystem umkreisen könnte. Eines der Ziele der Breakthrough Initiative ist es, Lichtsegel-Raumschiffe zum Alpha Centauri-System zu schicken und uns einen genaueren Blick darauf zu geben.
Der Vordergrund dieses Bildes zeigt das Very Large Telescope (VLT) der ESO am Paranal-Observatorium in Chile. Der reiche Sternenhintergrund des Bildes umfasst den hellen Stern Alpha Centauri, das der Erde am nächsten liegende Sternensystem. Ende 2016 unterzeichnete die ESO eine Vereinbarung mit den Breakthrough Initiatives, um die VLT-Instrumente für die Suche nach Planeten im Alpha Centauri-System anzupassen. Solche Planeten könnten die Ziele für einen eventuellen Start von Miniaturraumsonden der Breakthrough Starshot Initiative sein. Bildnachweis: ESO
Aber diese Aussicht ist vorerst außer Reichweite. Und in gewisser Weise geht es bei dieser Entdeckung nicht so sehr um den Planeten, sondern um die Technologie, die entwickelt wurde, um ihn zu entdecken.
Die große Mehrheit der entdeckten Exoplaneten sind gigantische Planeten mit einer ähnlichen Masse wie Jupiter, Saturn und Neptun. Sie sind am einfachsten zu finden. Aber als Erdenmenschen interessieren wir uns hauptsächlich für Planeten wie unseren eigenen. Erdähnliche Planeten in der bewohnbaren Zone eines Sterns begeistern uns für die Aussichten auf Leben auf einem anderen Planeten. Aber sie können uns auch viel über unser eigenes Sonnensystem erzählen und wie sich Sonnensysteme im Allgemeinen entwickeln und entwickeln.
Wenn sich C1 als Planet herausstellt, ist der Breakthrough-Gruppe ein wichtiges Unterfangen gelungen. Sie sind die ersten, die einen erdähnlichen Planeten durch direkte Bildgebung entdecken. Und nicht nur das, sondern sie haben es mit einem 8-Meter-Bodenteleskop und einem speziellen Instrument geschafft entworfen und entwickelt um diese Planetentypen im Alpha Centauri-System zu entdecken.
Die Autoren sind zuversichtlich, dass NEAR auch im Vergleich zu viel größeren Teleskopen gut abschneiden kann. Die Schlussfolgerung des Papiers enthält eine Beschreibung der Gesamtempfindlichkeit des Instruments. Dann schreiben sie: „Das würde im Prinzip ausreichen, um einen erdanalogen Planeten um ? Centauri A (~20 µJy) in nur wenigen Stunden, was den Erwartungen an die ELTs entspricht.“
Das E-ELT wird einen 39-Meter-Hauptspiegel haben. Eines seiner Fähigkeiten und Designziele besteht darin, Exoplaneten, insbesondere kleinere, erdgroße, direkt abzubilden.
Das ELT soll 2024 erstes Licht sehen. Diese Abbildung zeigt den Maßstab des Teleskops und zeigt auch seinen segmentierten Hauptspiegel, der einen Durchmesser von 39,3 Metern (130 Fuß) hat. Bildquelle: ESO
Natürlich wird das E-ELT ein enorm leistungsstarkes Teleskop sein, das zweifellos für lange Zeit wissenschaftliche Entdeckungen vorantreiben wird, nicht nur in der Exoplaneten-Bildgebung, sondern auf vielfältige andere Weise. Und andere gigantische bodengestützte Teleskope werden auch das Spiel der Exoplaneten-Bildgebung verändern. Was Stunden dauerte, um NEAR zu sehen, kann für das E-ELT nur Minuten dauern, das Dreißig-Meter-Teleskop , oder das Giant Magellan Telescope zu sehen.
NEAR kann mit diesen Teleskopen nicht mithalten und war auch nie dafür gedacht.
Aber wenn sich diese Ergebnisse bestätigen, dann ist NEAR erfolgreich, wo es sonst niemand geschafft hat, und das zu einem Bruchteil des Preises eines neuen Teleskops. Wie auch immer, das, was NEAR erreicht hat, repräsentiert wahrscheinlich die Zukunft der Exoplanetenforschung. Statt breit angelegter Vermessungen wie Kepler und TESS werden sich Wissenschaftler bald auf einzelne Planeten konzentrieren können.
Mehr:
- Veröffentlichte Forschung: Abbildung von Planeten mit geringer Masse innerhalb der bewohnbaren Zone von ? Centauri
- Instrumente der bahnbrechenden Initiative: NEAR, ein thermischer Infrarot-Koronagraph
- Universum heute: Ein zweiter Planet wurde für Proxima Centauri . bestätigt
