Astronomen der ESO haben die Bewegungen von 400 Sternen in einer Sonnenumgebung bis zu 13000 Lichtjahren Entfernung genau untersucht. Die Bewegungen lassen sich perfekt durch die in diesem Bereich beobachteten Massen beschreiben, Dunkle Materie ist nicht notwendig.

Zumindest zeigt dies, dass in der Sonnenumgebung keine Dunkle Materie vorzukommen scheint. Wenn das stimmt, dürften alle Experimente, die versuchen Teilchen der Dunklen Materie auf der Erde nachzuweisen, zum Scheitern verurteilt sein.

Weitere Informationen findet man hier:http://www.eso.org/public/news/eso1217/

Korrektur (25.5.12):

Die Annahme der Sterngeschwindigkeiten war falsch und widersprach Messungen. Nach der Korrektur wurde die Existenz DM bestätigt. Ind er Nähe der Sonne beträgt die Dichte der DM 0,008 +/- 0,002 Sonnenmassen pro Kubikparsec (1 pc = 3,26 Lj)

Im Zentrum unserer Milchstraße ist ein supermassives Schwarzes Loch, das aber zur Zeit nicht sonderlich aktiv ist. Astronomen haben 2011 eine Gaswolke entdeckt und deren Bewegung verfolgt. Sie fliegt auf das zentrale Schwarze Loch zu und wird dort in einem Jahr, im Juni 2013, hineinfliegen. Zum ersten mal wird man live verfolgen können, wie Gezeitenkräfte eine Gaswolke zerreißen und das Schwarze Loch aktiv wird. Die Gaswolke ist größer als usner Sonnensystem und dreimal so massereich wie die Erde.

Simulationen der Bahn und der Wechselwirkung mit dem Schwarzen Loch sowie einen spannenden 10-minütigen Vortrag findet man

hier: http://www.spektrum.de/alias/videos-aus-der-wissenschaft/kosmische-raubtierfuetterung-live/1147601

 

Neuer Entfernungsrekord für Schwarze Löcher

Mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO haben Astronomen in einer anderen Galaxie das fernste bislang bekannte Schwarze Loch entdeckt, das als Überrest eines explodierenden Sterns entstanden ist. Seine Masse von mehr als 15 Sonnenmassen ist die zweitgrößte bislang nachgewiesene Masse für Schwarze Löcher dieser Art. Das Schwarze Loch ist Teil eines Doppelsternsystems, dessen anderer Partner ebenfalls zu einem Schwarzen Loch werden wird.


ESO PR Photo 04a/10
Das Schwarze Loch im Zentrum 
der Röntgenquelle NGC 300 X-1 
(künstlerische Darstellung)


ESO PR Photo 04b/10
Die Röntgenquelle 
NGC 300 X-1 in der 
Spiralgalaxie NGC 300 


ESO PR Photo 04c/10
Die Röntgenquelle 
NGC 300 X-1 in der 
Spiralgalaxie NGC 300 


ESO PR Photo 04d/10
Die Umgebung von NGC 300 


ESO PR Video 04a/10
Künstlerische Darstellung 
des stellaren Schwarzen 
Lochs in NGC 300


ESO PR Video 04b/10
Zoomfahrt zum stellaren 
Schwarzen Loch NGC 300 X1


ESO PR Video 04c/10
Künstlerische Darstellung 
des stellaren Schwarzen 
Lochs in NGC 300


Diejenigen stellaren Schwarzen Löcher – Überreste von Sternexplosionen [1] –, die Astronomen in unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, gefunden haben, sind mit Massen bis zum Zehnfachen der Masse unserer Sonne sicherlich keine Leichtgewichte. Allerdings sind in anderen Galaxien einige deutlich größere stellare Schwarze Löcher nachgewiesen worden. Nun wurde ein neues Exemplar mit einer Masse von mehr als fünfzehn Sonnenmassen entdeckt – erst das dritte Schwarze Loch mit einer so hohen Masse.

Das neuentdeckte Schwarze Loch befindet sich in einer Spiralgalaxie mit der Katalognummer NGC 300, rund sechs Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. „Dies ist das bislang entfernteste stellare Schwarze Loch, dessen Masse bestimmt werden konnte, und das erste Mal, das wir ein solches Objekt außerhalb unserer kosmischen Nachbarschaft, der lokalen Gruppe [von Galaxien], nachweisen konnten“, so Paul Crowther, Professor für Astrophysik an der Universität Sheffield und Erstautor des Fachartikels, der das neue Ergebnis vorstellt. Partner des Schwarzen Loches ist ein so genannter Wolf-Rayet-Stern, der ebenfalls rund 20 Mal soviel Masse besitzt wie die Sonne. Ein Wolf-Rayet-Stern ist ein Stern, der gegen Ende seines Sternenlebens einen Großteil der Materie aus seinen äußeren Schichten abstößt, bevor er als Supernova explodiert – und seine Zentralregion zu einem Schwarzen Loch kollabiert.

Die Entdeckung vollzog sich in mehreren Schritten. Zunächst hatte das Röntgenobservatorium XMM-Newton der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) das damals noch nicht identifizierte Schwarze Loch als stärkste Röntgenquelle der Galaxie NGC 300 nachgewiesen. Im Jahre 2007 unterzog dann ein Röntgenteleskop an Bord des NASA-Satelliten Swift diese Röntgenquelle einer genaueren Untersuchung: „Wir stellten periodisch äußerst starke Röntgenabstrahlungen fest – ein Hinweis darauf, dass dort ein Schwarzes Loch lauert“, so Stefania Carpano von der ESA, ein Mitglied des Forscherteams. Dank neuer Beobachtungen mit dem Instrument FORS2, das am Very Large Telescope der ESO installiert ist, konnten die Astronomen diesen Verdacht jetzt bestätigen. Die neuen Daten zeigen, dass dort ein Schwarzes Loch und ein Wolf-Rayet-Stern mit einer Umlaufzeit von 32 Stunden umeinander kreisen. Dabei entzieht das Schwarze Loch seinem Tanzpartner bei jedem Umlauf Materie.

Die Partner dieses Paares stehen einander sehr nahe“, sagt Robin Barnard, ein weiteres Mitglied des Teams. „Es ist uns ein Rätsel, wie diese enge Bindung die stürmischen Entwicklungsphasen, die der Entstehung des Schwarzen Lochs vorangegangen sein müssen, überlebt hat.

Obwohl Astronomen eine Reihe von Systemen kennen, in denen sich ein Schwarzes Loch und ein Stern umkreisen, ist dies erst das zweite Mal, dass ein System aus einem Wolf-Rayet-Stern und einem Schwarzen Loch gefunden wurde. Ausgehend von den bislang bekannten Systemen vermuten die Forscher einen Zusammenhang zwischen der Masse des Schwarzen Lochs und der Zusammensetzung seiner Heimatgalaxie: „Wir haben festgestellt, dass sich die massereichsten stellaren Schwarzen Löcher vorwiegend in kleineren Galaxien finden, die weniger 'schwere' chemische Elemente enthalten“,  so Crowther [2]. „Größere Galaxien wie unsere Milchstraße, die größere Mengen an schweren Elementen enthalten, bringen offenbar nur stellare Schwarze Löcher mit geringerer Masse hervor.“ Die Astronomen gehen von einem systematischen Zusammenhang aus, bei dem der Gehalt an schwereren Elementen die Entwicklung massereicher Sterne beeinflusst, so dass sie größere Mengen an Hüllenmaterial in den Raum blasen. Das Schwarze Loch, das beim anschließenden Kollaps entsteht, kann dann nur noch weniger Materie in sich vereinigen, und besitzt eine entsprechend geringere Masse.        

In weniger als einer Million Jahren wird der Wolf-Rayet-Stern an der Reihe sein, als Supernova zu explodieren und zu einem Schwarzen Loch zu werden. Crowther weiter: „Wenn das System diese zweite Explosion überlebt, werden die Schwarzen Löcher nach einiger Zeit verschmelzen und dabei gewaltige Mengen an Energie in Form von Gravitationswellen aussenden.“ [3]  Bis zur eigentlichen Verschmelzung werden nach der Explosion noch Milliarden von Jahren vergehen. Allerdings gilt, wie Crowther weiter ausführt: „Unsere Studie zeigt, dass Systeme dieser Art sehr häufig sein könnten. Einige davon, die bereits zu einem doppelten Schwarzen Loch geworden sind, könnten sich mit Gravitationswellendetektoren wie LIGO oder Virgo nachweisen lassen.“ [4]

Infos:

[1] Stellare Schwarze Löcher sind die Überreste massereicher Sterne. Solche Sterne explodieren gegen Ende ihres Lebens als Supernova, während ihre Kernregionen zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Die Massen solcher Schwarzer Löcher liegen zwischen einigen und einigen Dutzend Sonnenmassen. Bislang konnten rund 20 stellare Schwarze Löcher nachgewiesen werden. Deutlich mehr Masse, nämlich einige Millionen bis Milliarden Sonnenmassen, haben die so genannten supermassereichen Schwarzen Löcher, die sich im Zentrum der meisten Galaxien nachweisen lassen.

[2] Im Sprachgebrauch der Astronomen sind „schwere Elemente“ oder „Metalle“ alle Elemente, die mehr Masse besitzen als Helium.

[3] Gravitationswellen sind Störungen der Raumzeitgeometrie, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Ihre Existenz wird von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Beträchtliche Mengen an Gravitationswellen werden erzeugt, wenn sich extrem starke Gravitationsfelder mit der Zeit hinreichend schnell verändern, wie es beispielsweise beim Verschmelzen zweier sich umkreisender Schwarzer Löcher der Fall ist. Der direkte Nachweis von Gravitationswellen – bislang sind nur indirekte Nachweise gelungen – ist eine der großen Herausforderungen, denen sich die Physik in den kommenden Jahren gegenübersieht.

[4] Die interferometrischen Gravitationswellendetektoren LIGO (in den Vereinigten Staaten) und Virgo (in Italien) sind die derzeit größten Detektoren, mit denen der direkte Nachweis von Gravitationswellen versucht wird.

Hintergrundinformationen

Die hier vorgestellten Ergebnisse werden als P. A. Crowther et al., “NGC 300 X-1 is a Wolf–Rayet/Black Hole binary” in der Fachzeitschrift  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erscheinen.

Das Forscherteam besteht aus Paul Crowther und Vik Dhillon (Universität Sheffield, Großbritannien), Robin Barnard und Simon Clark (The Open University, Großbritannien), sowie Stefania Carpano und Andy Pollock (ESAC, Madrid).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 14 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts, und VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO das European Extremely Large Telescope (E-ELT) für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, mit 42 Metern Spiegeldurchmesser ein Großteleskop der Extraklasse.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Links

Kontakt

Markus Pössel (ESO Science Outreach Network)
Haus der Astronomie/Max-Planck-Institut für Astronomie
Tel.: (06221) 528-261
E-Mail: eson (at) mpia.de

Paul Crowther (Erstautor des Fachartikels)
Universität Sheffield, Großbritannien
Tel: +44-114 222 4291
E-Mail: Paul.Crowther (at) sheffield.ac.uk

Stefania Carpano (Koautorin des Fachartikels)
ESTEC, ESA
Niederlande
Tel.: +31-71-5654827
E-Mail: scarpano (at) rssd.esa.int

 

Schwarze Witwe im Weltall

 

Neues Projekt beschert Radioastronomen die Entdeckung eines Millisekunden-Pulsars

   



Einen schnellen Erfolg feiert das erst 2009 gegründete Team "Radioastronomische Fundamentalphysik" am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Nur wenige Wochen nach dem Start eines Pulsar-Suchprogramms am 100-Meter-Teleskop in Effelsberg konnten die Forscher jetzt ihren ersten Millisekunden-Pulsar nachweisen. Das Objekt trägt die vorläufige Bezeichnung PSR J1745+10, wurde auf der Position einer mit dem Weltraumobservatorium Fermi entdeckten Gammastrahlungs-Punktquelle gefunden und scheint gerade dabei zu sein, seinen Begleitstern zu verdampfen.

 

Abb. Position des mit dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg neu entdeckten Millisekunden-Pulsars, markiert auf einer Himmelskarte, die der Gammastrahlensatellit Fermi erstellt hat.

Bild: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Pulsare sind Neutronensterne, die bei der Explosion von massereichen Sonnen als Supernovae entstehen. Diese Sterne geben entlang ihrer Magnetpole gebündelte Radiostrahlung ab. Weil die magnetische Achse gegen die Rotationsachse geneigt ist, überstreicht der Strahlenkegel einmal pro Umdrehung die Erde, das heißt, der Stern blinkt regelmäßig wie ein Leuchtturm. Bis heute kennt man rund 2000 Pulsare, die überwiegend mithilfe von Radioteleskopen entdeckt wurden.

Mit einer Rotationsdauer von typischerweise unter zehn Millisekunden besitzen manche dieser Pulsare eine sehr hohe Drehzahl. Außerdem "ticken" sie extrem präzise: Ihre Rotationsstabilität lässt sich mit dem Gang der genauesten Atomuhren vergleichen. Bei diesen Objekten handelt es sich um sogenannte recycelte Pulsare - also Neutronensterne, die sich zunächst sehr langsam um ihre eigene Achse gedreht haben, dann aber durch den Materiefluss von einem Begleitstern in ihrer Rotation nahezu 1000-fach beschleunigt wurden. Am Ende dieses Prozesses steht ein Doppelsternsystem aus einem Millisekunden-Pulsar und einem Weißen Zwerg.

Das jetzt gefundene Objekt PSR J1745+10 ist ein besonders schnell rotierender Pulsar, der sich in nur 2,65 Millisekunden einmal um seine Achse dreht. "Das sind fast 23000 Umdrehungen pro Minute, also deutlich mehr als der Motor eines Formel-1-Rennwagens", erklärt Lucas Guillemot, Fermi-Wissenschaftler in der Bonner Gruppe. Der Neutronenstern und sein Begleiter bewegen sich in weniger als 18 Stunden um den gemeinsamen Schwerpunkt.

Der Begleiter scheint extrem leicht zu sein und zu jenen etwa 20 bekannten Systemen zu gehören, bei denen die Masse des Pulsar-Partners nur wenige Hundertstel einer Sonnenmasse beträgt. Daher, so vermuten die Forscher, wird die hochenergetische Strahlung des Pulsars den Begleiter mit der Zeit vollständig verdampfen. "Schwarze Witwe" nennen die Astronomen passenderweise einen solchen Neutronenstern. "Das ist fast ein wenig undankbar, da der Begleiter den Millisekunden-Pulsar erst durch die Massenübertragung auf hohe Drehgeschwindigkeiten gebracht hat", sagt Michael Kramer, Leiter der neuen Forschungsabteilung. "Nach der kompletten Verdampfung des Partners existiert der Pulsar als Einzelstern weiter."

Am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie wurde im Jahr 2009 ein Projekt ins Leben gerufen, mit dem mindestens 500 neue Pulsare entdeckt werden sollen. Dabei verfolgen die Forscher zwei Strategien. Die erste ist ein sogenannter All-Sky-Survey, für den das 100-Meter-Radioteleskop bei einer Wellenlänge von 21 Zentimetern den gesamten nördlichen Himmel absucht. Der Empfänger sowie auch das angeschlossene Instrument wurden am Institut entwickelt; sie können mit hoher Zeitauflösung sieben benachbarte Positionen am Firmament beobachten.

Die anfallende Datenmenge, die nach Pulsar-Signalen durchsucht werden muss, stellt selbst für modernste Computersysteme eine gewaltige Herausforderung dar. Dazu erarbeiten die Wissenschaftler in enger Zusammenarbeit mit ihren Kollegen am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik Lösungen, etwa wie sich mit dem Projekt "Einstein@Home" die nötigen Rechenkapazitäten erzielen lassen. 

Ein Hauptziel dieses Projekts ist es, eine genügende Zahl an Millisekunden-Pulsaren zu finden, durch die ein direkter Nachweis von Gravitationswellensignalen möglich wird. Diese wellenförmigen Verzerrungen des Raumes führen nämlich zu kleinen Schwankungen in den Ankunftszeiten der Pulsar-Signale, die mit Hilfe der größten verfügbaren Radioteleskope der Erde nachweisbar sein sollten. Dazu Bruce Allen, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover: "Tatsächlich könnten die Pulsar-Forscher das weltweite Rennen um die erste direkte Detektion von Gravitationswellen gewinnen. Es wird spannend!"

Parallel dazu verfolgen die Forscher eine zweite Strategie. Der im Juni 2008 gestartete Gammastrahlensatellit Fermi hat eine Reihe von Punktquellen entdeckt, bei denen es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um Neutronensterne handelt. Diese Punktquellen werden derzeit mit den größten Radioteleskopen der Welt systematisch nach pulsierenden Radiosignalen abgesucht - 17 davon wurden bereits als Pulsare identifiziert. Seit kurzem beteiligt sich auch das Forschungsteam von Michael Kramer an dieser Suche und konnte bereits nach wenigen Wochen den ersten Erfolg vermelden. "Wir sind erst am Anfang, aber trotzdem: Bingo - da geht uns ein Pulsar ins Netz", sagt Ewan Barr, der das neue Objekt am 29. Januar in seinen Daten entdeckt hat. Der Pulsar, dessen Name PSR 1745+10 seine Position am Himmel widerspiegelt, steht im Sternbild Ophiuchus (Schlangenträger).

[HOR / NJ]

Verwandte Links:

[1] Homepage des Satelliten Fermi

[2] Das europäische Pulsar-Netzwerk EPN

[3] Einstein@home

13 Januar 2010, 12:00 CET

Erste direkte Aufnahme eines Exoplaneten-Spektrums

Bei Beobachtungen an einem Dreifach-Planetensystem, das einer vergrößerten Version unseres eigenen Sonnensystems ähnelt, haben Astronomen erstmals direkt ein Spektrum – einen “chemischen Fingerabdruck [1]” – eines Planeten aufgenommen, der einen fremden Stern umkreist [2]. Das Ergebnis liefert neue Informationen über die Zusammensetzung und Entstehung des Planeten, und stellt einen Meilenstein der Suche nach Leben auf anderen Planeten dar.

Das Spektrum eines Planeten ist wie ein Fingerabdruck: Es liefert wichtige Informationen über die chemischen Elemente in der Planetenatmosphäre” erzählt Markus Janson, Erstautor des Fachartikels, in dem die neuen Ergebnisse vorgestellt werden. “Solche Informationen erlauben Rückschlüsse darauf, wie sich der Planet gebildet hat. In Zukunft könnte sich so auch Spuren von Leben auf fremden Planeten finden lassen.

Die Forscher nahmen das Spektrum eines riesigen Exoplaneten auf, der den hellen, sehr jungen Stern HR 8799 umkreist. HR 8799 steht am Nachthimmel im Sternbild Pegasus, und ist rund 130 Lichtjahre von uns entfernt. Der Stern besitzt anderthalb Mal soviel Masse wie unsere Sonne, und ist Zentralstern eines Planetensystems, das einer vergrößerten Version unseres eigenen Sonnensystems ähnelt: Im Jahre 2008 wurden dort drei Riesenplaneten nachgewiesen, mit Massen zwischen dem sieben- und dem zehnfachen der Jupitermasse. Die Planeten sind 20 bis 30 Mal soweit von ihrem Zentralstern entfernt wie die Erde von der Sonne; außerdem weist das System zwei Gürtel kleinerer Objekte auf, ähnlich dem Asteroiden- und dem Kuipergürtel unseres Sonnensystems.

Unser Beobachtungsziel war der mittlere der drei Planeten, der rund zehn Mal soviel Masse besitzt wie Jupiter besitzt und eine Oberflächentemperatur von rund 800 Grad Celsius aufweist”, so Carolina Bergfors, die an den Beobachtungen beteiligt war. “Nach mehr als fünf Stunden Belichtungszeit ist es uns gelungen, das Planetenspektrum aus dem viel helleren Licht des Zentralsterns herauszulösen.

Damit ist es zum ersten Mal gelungen, das Spektrum eines Exoplaneten, der einen normalen, fast sonnenähnlichen Stern umkreist, direkt aufzunehmen. Bis dahin war die Bestimmung von Spektren nur indirekt möglich gewesen: Bei Beobachtungen von “exoplanetaren Eklipsen”, also Situationen, in denen ein Exoplanet von der Erde aus gesehen hinter seinen Heimatstern tritt, liessen sich Spektren indirekt durch Vergleich des aufgefangenen Lichts vor und nach Verschwinden des Planeten erschließen. Solche indirekten Bestimmungen sind nur mit Weltraumteleskopen möglich, und können nur dann gelingen, wenn die Umlaufbahn des Planeten relativ zur Blickrichtung der irdischen Beobachter exakt richtig ausgerichtet ist – und das ist nur für sehr wenige Exoplanetensysteme der Fall. In diesem Fall dagegen wurde vom Erdboden aus mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der ESO beobachtet, und das Spektrum wurde direkt bestimmt und ist damit von der Orientierung der Umlaufbahn des Planeten unabhängig.

Da der Zentralstern einige tausend Mal heller ist als der Planet, stellt diese direkte Bestimmung eine beachtliche Leistung dar. “Es ist, als wolle man aus zwei Kilometern Entfernung eine Kerze beobachten, die direkt neben einer hellen 300-Watt-Lampe steht” erklärt Janson.

Die Entdeckung wurde durch das Infrarotinstrument NACO möglich, das am VLT angebracht ist. Insbesondere nutzten die Forscher die Komponente CONICA, eine Kombination aus Kamera und Spektroskop, die vom Max-Planck-Institut für Astronomie (Heidelberg) und dem Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (Garching) entwickelt wurde. Eine entscheidende Rolle spielte dabei die hocheffektive adaptive Optik von NACO [3]. Noch detailreichere Bilder und Spektren von Exoplaneten erwarten die Forscher von SPHERE, einem Instrument der nächsten Generation, das 2011 am VLT installiert werden soll, und vom European Extremely Large Telescope (E-ELT), einem in Entwicklung befindlichen Riesenteleskop der Extraklasse.

Die neuen Ergebnisse geben Anlass, die derzeitigen Modelle der Atmosphäre des Exoplaneten zu überdenken. Wolfgang Brandner, Koautor des Fachartikels, erklärt: “Die Eigenschaften des Spektrums sind nicht mit den heutigen theoretischen Modellen vereinbar. Offenbar müssen wir die Eigenschaften der Staubwolken in der Planetenatmosphäre noch genauer modellieren – oder die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre ist ganz anders, als bislang angenommen.

Die Astronomen hoffen, schon bald die chemischen Fingerabdrücke der beiden anderen Riesenplaneten zu bestimmen, und dann zum ersten Mal Zugang zu den Spektren dreier Exoplaneten aus ein und demselben Planetensystem zu haben. “Das wird mit Sicherheit neues Licht darauf werfen, wie Planetensysteme entstehen”, schließt Janson.

Anmerkungen:

[1] Ein Regenbogen führt uns vor Augen, dass sich weißes Licht in verschiedene Grundfarben zerlegen lässt. Astronomen führen diese Zerlegung des Lichts in verschiedene Farben (oder “Wellenlängenanteile”) mit ihren Instrumenten künstlich herbei – allerdings unterscheiden sie dort, wo wir lediglich fünf oder sechs Regenbogenfarben wahrnehmen, hunderter feiner Farbnuancen, die zusammen das Spektrum eines Objekts bilden: eine Übersicht, welche Mengen an Licht der Himmelskörper in jedem der enggefassten Farbbereiche abstrahlt. Die Eigenschaften der Spektren – besonders viel Licht in einigen, besonders wenig in anderen Farbbereichen – geben Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der beobachteten Materie. Das macht die Spektroskopie, das Aufzeichnen von Spektren, zu einem Schlüsselwerkzeug der Astronomie.

[2] Im Jahre 2004 wurde mit Hilfe von NACO am VLT das Spektrum eines Objekts mit 5 Jupitermassen aufgenommen, das einen Braunen Zwerg umkreist (ein Brauner Zwerg ist ein Himmelskörper, der nicht genügend Masse besitzt, um ein Stern zu werden, aber zuviel Masse, um als Planet zu zählen). Allerdings gehen die Forscher davon aus, dass dieses Objektpaar, ähnlich wie ein Doppelstern, zusammen entstanden ist, dass sich der Begleiter also nicht wie ein Planet aus einer das Zentralobjekt umgebenden Materiescheibe gebildet hat (siehe die englischsprachigen Pressemitteilungen ESO 28/04ESO 15/05 und ESO 19/06).

[3] Beobachtungen, die mit bodengebundenen Teleskopen vorgenommen werden, werden durch turbulente Luftströmungen in der Atmosphäre empfindlich gestört. Diese Turbulenzen sind für das romantische Funkeln der Sterne verantwortlich – den Astronomen verderben sie in ganz unromantischer Weise die Arbeit, denn sie verwischen die feinen Details astronomischer Abbildungen. Mit Hilfe der Adaptiven Optik (AO) lassen sich diese Störungen weitgehend ausgleichen, so dass auch erdgebundene Teleskope so detailscharfe Bilder produzieren können wie sonst nur Weltraumteleskope, also Teleskope, die sich außerhalb der Erdatmosphäre befinden. Kernstück eines AO-Systems ist ein verformbarer Spiegel, mit dessen Hilfe die durch die atmosphärischen Turbulenzen verursachten Bildverzerrungen ausgeglichen werden. Gesteuert werden die Verformungen des Spiegels durch ein Computersystem, das laufend Daten eines so genannten Wellenfrontsensors auswertet. Dieser Sensor überwacht das Bild eines Referenzsterns: er misst, wie die atmosphärischen Störungen das Bild des Referenzsterns verzerren, und einige hundert Male pro Sekunde wird aus diesen Messdaten berechnet, wie der Spiegel verformt werden muss, um die beobachteten Verzerrungen auszugleichen.

Hintergrundinformationen

Der zugehörige Fachartikel M. Janson et al., “Spatially resolved spectroscopy of the exoplanet HR 8799 c”, erscheint diese Woche im Astrophysical Journal.

Das Forscherteam besteht aus M. Janson (Universität Toronto, Kanada), C. Bergfors, M. Goto, W. Brandner (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg) und D. Lafrenière (Universität Montreal, Kanada). Vorbereitende Messungen wurden mit dem IRCS-Instrument am Subaru-Teleskop vorgenommen.

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 14 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts, und VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO das European Extremely Large Telescope (E-ELT) für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, mit 42 Metern Spiegeldurchmesser ein Großteleskop der Extraklasse.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Links

Vorträge zum Thema im PhysikClub:

Jeden Donnerstag im Januar, 19.00 Uhr Planetarium (Orangerie): Von Galilei zu den Superteleskopen der modernen Astronomie

Do, 28.1.: 10.00 Uhr Das AUGE, 3 d – Film zum VLT im Capitol – Kino

Vorträge in der Albert-Schweitzer-Schule, Neubau, Eingang Parkstr.:

Do, 4.2., 19.00 Uhr:  Vortrag über adaptive Optik

Do, 18.2., 19.00 Uhr: Vortrag über das zukünftige 42 m Teleskop