Beeindruckend! Ein tatsächliches Bild mehrerer Planeten, die einen sonnenähnlichen Stern umkreisen

Wir haben Tausende von Exoplaneten entdeckt, aber meistens hat sie noch niemand gesehen. Sie sind wirklich nur Daten und Grafiken von Lichtkurven . Die Bilder von Exoplaneten, die Sie hier bei Universe Today und anderen Weltraum-Websites sehen, sind die Kreationen sehr erfahrener Illustratoren, zu gleichen Teilen Daten und kreative Lizenzen. Aber das beginnt sich zu ändern.

Die Europäische Südsternwarte Sehr großes Teleskop (VLT) hat Bilder von zwei Exoplaneten aufgenommen, die einen jungen, sonnenähnlichen Stern umkreisen.

Diese Bilder sind Teil einer Studie mit dem Titel „ Zwei direkt abgebildete Riesenplaneten mit weiter Umlaufbahn um den jungen, solaren Analogon TYC 8998-760-1 .“ Hauptautor ist Alexander Bohn, Doktorand an der Universität Leiden in den Niederlanden. Die Forschung wird in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Der Stern heißt TYC 8998-760-1. Es ist ungefähr 300 Lichtjahre entfernt und obwohl es unserer Sonne ähnlich ist, ist es jünger; nur 17 Millionen Jahre alt. Das bedeutet, dass es zumindest in gewisser Weise so ist, als würde man unser Sonnensystem in seinen jüngeren Tagen betrachten.

Diese Tabelle zeigt die Position des TYC 8998-760-1-Systems. Diese Karte zeigt die meisten Sterne, die unter guten Bedingungen mit bloßem Auge sichtbar sind, und das System selbst ist mit einem roten Kreis markiert. Bildquelle: ESO

„Unser Team konnte jetzt das erste Bild von zwei Gasriesen-Gefährten machen, die ein junges Solaranalog umkreisen“, sagte Co-Autorin Maddalena Reggiani in a Pressemitteilung . Hauptautor Bohn fügte hinzu: „Diese Entdeckung ist eine Momentaufnahme einer Umgebung, die unserem Sonnensystem sehr ähnlich ist, sich jedoch in einem viel früheren Stadium seiner Entwicklung befindet.“

Tatsächliche Bilder von Exoplaneten sind sehr selten, und dies ist nur das dritte Bild von zwei Exoplaneten, die ihren Stern umkreisen, und das erste Bild von zwei, die einen sonnenähnlichen Stern umkreisen. Abgesehen davon, dass sie eine Rarität sind, werden diese Bilder eine zunehmende wissenschaftliche Bedeutung haben. „Obwohl Astronomen indirekt Tausende von Planeten in unserer Galaxie entdeckt haben, wurde nur ein winziger Bruchteil dieser Exoplaneten direkt abgebildet“, sagte Co-Autor Matthew Kenworthy, außerordentlicher Professor an der Universität Leiden. Er fügte hinzu, dass „direkte Beobachtungen wichtig sind bei der Suche nach Umgebungen, die das Leben unterstützen können“.

Könnten diese beiden Planeten Leben unterstützen? Unwahrscheinlich.

Beide Planeten sind Gias-Riesen und umkreisen ihren Stern in Entfernungen von 160 und 320 AE. Diese Planeten sind viel weiter von ihrem Stern entfernt als Jupiter und Saturn von unserer Sonne. Die beiden sind auch massereicher als Jupiter und Saturn, wobei der nähere 14 Jupitermassen und der weitere sechs Jupitermassen hat. Es besteht wahrscheinlich eine bessere Chance, auf allen Monden dieser beiden Monde bewohnbare Bedingungen zu finden, ähnlich wie bei einigen Jupitermonden in unserem System.

Auf den Bildern befindet sich der Wirtsstern oben links, während die beiden Gasriesen nach unten und links eine Linie bilden. Weiße Pfeile markieren die Planeten. Durch die Aufnahme mehrerer Bilder des Systems zu verschiedenen Zeiten konnten sie ausschließen, welche Punkte Hintergrundsterne und welche Planeten waren.

Dieses Bild, das vom SPHERE-Instrument des Very Large Telescope der ESO aufgenommen wurde, zeigt den Stern TYC 8998-760-1 begleitet von zwei riesigen Exoplaneten, TYC 8998-760-1b und TYC 8998-760-1c. Dies ist das erste Mal, dass Astronomen mehr als einen Planeten direkt beobachtet haben, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Bildquelle: ESO/Bohn et al., 2020.

Das VLT der ESO half bei dieser Entdeckung mit einem speziellen Instrument namens KUGEL , oder spektro-polarimetrisches Hochkontrast-Exoplanet-REsearch-Instrument. Die direkte Abbildung von Exoplaneten ist extrem schwierig, aber dafür wurde SPHERE entwickelt und gebaut. Normalerweise macht es das helle Licht eines Sterns schwierig, die dunklen Planeten zu sehen, die ihn umkreisen, aber der Koronagraph von SPHERE macht es möglich.

Und zukünftige Teleskope werden Exoplaneten noch besser abbilden können. Die ESOs Extrem großes Teleskop (ELT) soll 2025 das Licht der Welt erblicken und wird noch leistungsfähiger sein als das VLT.

Aus diesen Bildern erfuhr das Team einiges über diese Planeten. Sie denken, dass die Kreisbahnen relativ stabil sind, aber auf längeren Zeitskalen herrscht Chaos. Das sagt ihnen etwas darüber, wie sie sich gebildet haben und ob es noch andere, noch ungesehene Planeten im System geben könnte. In ihrem Papier schreiben sie: „Wir zeigen, dass kreisförmige Bahnen stabil sind, aber dass leicht exzentrische Bahnen für eine/beide Komponenten (Und> 0.1) sind auf Gigajahr-Zeitskalen chaotisch, was auf eine In-situ-Bildung oder einen sehr spezifischen Ausstoß durch einen unsichtbaren dritten Begleiter schließen lässt.“

Zukünftige Beobachtungen mit dem ELT oder anderen Einrichtungen sollten die Anwesenheit anderer Planeten bestätigen oder ausschließen.

„Die Möglichkeit, dass zukünftige Instrumente, wie sie auf dem ELT verfügbar sind, in der Lage sein werden, noch masseärmere Planeten um diesen Stern herum zu entdecken, markiert einen wichtigen Meilenstein beim Verständnis von Mehrplanetensystemen mit möglichen Auswirkungen auf die Geschichte unseres eigenen Sonnensystems “, sagte Erstautor Bohn.

Die Autoren betonen diesen Punkt und schreiben in ihrem Artikel: „Diese Mehrplanetensysteme sind faszinierende Laboratorien, um dynamische Wechselwirkungen und Streuereignisse zwischen mehreren Planetenmassenbegleitern zu untersuchen, was entscheidend für das Verständnis der Entstehung und dynamischen Entwicklung von Planetensystemen ist.“

Diese Abbildung aus der Studie zeigt den jungen, sonnenähnlichen Stern und seine beiden Exoplaneten-Begleiter. Obwohl sie nicht so überzeugend sind wie die Illustrationen einiger Künstler, die die Fantasie anregen sollen, sind Bilder wie diese datenreich. Jedes der sechs Panels sind Bilder des Sterns und seiner Planeten mit unterschiedlichen Datenreduktionen. Unten links in jedem Bild befindet sich in einer eigenen Box der nichtkoronagraphische Fluss PSF ( Punktverteilungsfunktion ), das Astronomen über die verwendete Filterung informiert. Für Nicht-Wissenschaftler ist es etwas kompliziert, weshalb oft professionelle Illustratoren eingesetzt werden, um den Leuten zu helfen, solche Entdeckungen zu verstehen. Bildquelle: Bohn et al., 2020.

Dieses System ist reif für weitere Studien. In ihrer Arbeit schreiben die Autoren, dass dieses System ein „primäres System zur weiteren Untersuchung der dynamischen und chemischen Eigenschaften von zwei“ ist Zeitgleich , gravitativ gebundene Gasriesenplaneten.“

Aber um mehr darüber zu verstehen, wie sie sich gebildet haben könnten, und um mehr darüber zu erfahren, wie sich unser eigenes Sonnensystem gebildet hat, müssen die Forscher die Umlaufbahnen der beiden Planeten besser einschränken. „Kontinuierlich astrometrische Überwachung wird die orbitalen Lösungen für beide Begleiter einschränken und somit das Testen potenzieller Formationsszenarien ermöglichen.“

Das leistungsstarke SPHERE-Instrument machte diese Bilder möglich. Aber auch SPHERE hat seine Grenzen. Sein Koronagraph ist in der Lage, das helle Licht des Sterns auszublenden und die dunklen Planeten sichtbar zu machen. Dies funktioniert leider nur in jüngeren Sonnensystemen wie diesem. In solchen wie unserem sind die Planeten zu cool, um sie zu sehen. Die jungen Planeten in diesem System sind heißer und daher im Infraroten heller, wodurch sie sichtbar werden.

Mehr:

• Pressemitteilung: Erstes Bild eines Mehrplanetensystems um einen sonnenähnlichen Stern, das vom ESO-Teleskop aufgenommen wurde
• Forschungsbericht: Zwei direkt abgebildete Riesenplaneten mit weiter Umlaufbahn um den jungen, solaren Analogon TYC 8998-760-1
• Universum heute: Astronomen haben die Stern/Exoplanet-Kombination gefunden, die den besten Zwilling zur Sonne/Erde darstellt