Astronomen haben mithilfe des WM-Keck-Observatoriums auf Maunakea, Hawaii, einen der Planeten mit der geringsten Masse entdeckt, dessen Bilder direkt aufgenommen wurden. Sie konnten nicht nur seine Masse messen, sondern auch feststellen, dass seine Umlaufbahn der der Riesenplaneten in unserem eigenen Sonnensystem ähnelt.
Der Planet mit der Bezeichnung AF Lep b gehört zu den ersten, die jemals mithilfe einer Technik namens Astrometrie entdeckt wurden. Diese Methode misst die subtilen Bewegungen eines Wirtssterns über viele Jahre hinweg, um Astronomen dabei zu helfen, festzustellen, ob schwer sichtbare umlaufende Begleiter, einschließlich Planeten, gravitativ an ihm ziehen.
Die vom Astronomie-Doktoranden Kyle Franson an der University of Texas at Austin (UT Austin) geleitete Studie wurde in veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.
„Als wir die Beobachtungen mit dem Keck-II-Teleskop in Echtzeit verarbeiteten, um die Blendung des Sterns sorgfältig zu entfernen, tauchte der Planet sofort auf und wurde immer deutlicher, je länger wir beobachteten“, sagte Franson.
Die direkten Bilder, die Fransons Team aufgenommen hat, zeigten, dass AF Lep b etwa die dreifache Masse von Jupiter hat und AF Leporis umkreist, einen jungen sonnenähnlichen Stern, der etwa 87,5 Lichtjahre entfernt ist. Sie machten ab Dezember 2021 eine Reihe detaillierter Bilder des Planeten; Zwei andere Teams haben seitdem ebenfalls Bilder desselben Planeten aufgenommen.
„Dies ist das erste Mal, dass diese Methode verwendet wurde, um einen Riesenplaneten zu finden, der ein junges Analogon der Sonne umkreist“, sagte Brendan Bowler, Assistenzprofessor für Astronomie an der UT Austin und leitender Autor der Studie. „Dies öffnet die Tür zur Nutzung dieses Ansatzes als neues Werkzeug zur Entdeckung von Exoplaneten.“
Obwohl er eine viel geringere Masse als sein Mutterstern hat, führt ein umlaufender Planet dazu, dass die Position eines Sterns leicht um den Massenschwerpunkt des Planetensystems schwankt. Die Astrometrie nutzt diese Verschiebung der Position eines Sterns am Himmel relativ zu anderen Sternen, um auf die Existenz umkreisender Planeten zu schließen. Franson und Bowler identifizierten den Stern AF Leporis aufgrund der Art und Weise, wie er sich während der 25-jährigen Beobachtungen der Satelliten Hipparcos und Gaia bewegt hatte, als einen Stern, der einen Planeten beherbergen könnte.
Um den Planeten direkt abzubilden, verwendete das Team der UT Austin das adaptive Optiksystem des Keck-Observatoriums, das durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre verursachte Schwankungen korrigiert, gepaart mit dem Vector Vortex Coronagraph der Near-Infrared Camera 2 (NIRC2) des Keck II-Teleskops, der das Licht von unterdrückt den Wirtsstern, damit der Planet klarer gesehen werden kann. AF Lep b ist etwa 10.000-mal schwächer als sein Mutterstern und befindet sich etwa achtmal so weit entfernt von der Erde-Sonne.
„Die Abbildung von Planeten ist eine Herausforderung“, sagte Franson. „Wir haben nur etwa 15 Beispiele und glauben, dass dieser neue ‚dynamisch informierte‘ Ansatz, der durch das Keck-II-Teleskop und die Bildgebung mit adaptiver Optik NIRC2 ermöglicht wird, im Vergleich zu Blinddurchmusterungen, die in den letzten zwei Jahrzehnten durchgeführt wurden, viel effizienter sein wird.“ “
Die beiden gebräuchlichsten Möglichkeiten, extrasolare Planeten zu finden, bestehen darin, eine leichte, periodische Abschwächung des Sternenlichts zu beobachten, wenn ein Planet regelmäßig vor dem Stern vorbeizieht – wie eine Motte, die sich um eine Verandalampe dreht – und winzige Änderungen in den Frequenzen des Sternenlichts zu messen entstehen dadurch, dass der Planet den Stern in Richtung Erde hin und her zieht. Beide Methoden funktionieren in der Regel am besten bei großen Planeten, die in der Nähe ihrer Muttersterne kreisen, und beide Methoden sind indirekt: Wir sehen den Planeten nicht, wir sehen nur, wie er den Stern beeinflusst.
Die Methode, direkte Bildgebung mit Astrometrie zu kombinieren, könnte Astronomen dabei helfen, extrasolare Planeten zu finden, die zuvor mit anderen Methoden schwer zu finden waren, weil sie zu weit von ihrem Mutterstern entfernt waren, eine zu geringe Masse hatten oder keine Umlaufbahnen hatten, die kantenförmig waren von der Erde aus gesehen. Ein weiterer Vorteil dieser Technik besteht darin, dass sie es Astronomen ermöglicht, die Masse eines Planeten direkt zu messen, was mit anderen Methoden bei großen Umlaufentfernungen schwierig ist.
Bowler sagte, das Team plane, AF Lep b weiter zu studieren.
„Dies wird ein ausgezeichnetes Ziel sein, um es mit dem James Webb-Weltraumteleskop und der nächsten Generation großer bodengestützter Teleskope wie dem Giant Magellan Telescope und dem Thirty Meter Telescope weiter zu charakterisieren“, sagte Bowler. „Wir planen bereits sensiblere Folgebemühungen bei längeren Wellenlängen, um die physikalischen Eigenschaften und die Atmosphärenchemie dieses Planeten zu untersuchen.“
Mehr Informationen:
Kyle Franson et al., Astrometrische Beschleunigungen als dynamische Leuchtfeuer: Ein riesiger Planet, abgebildet in der Trümmerscheibe des jungen Sterns AF Lep, Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acd6f6. iopscience.iop.org/article/10. … 847/2041-8213/acd6f6