Könnte ein Amateurastronom ein Bild von einem Exoplaneten machen?

Heute mit ihrem Hinterhofteleskop? Nein; Für dieses Bild von drei Exoplaneten waren jedoch nur 1,5 Meter (Durchmesser; 60 Zoll) eines Teleskopspiegels erforderlich, der nicht wesentlich größer war als das Zielfernrohr des größten Hinterhofs.

Diese speziellen Exoplaneten umkreisen den Stern HR 8799 und wurden direkt zuvor von einem der 10-Meter-Keck-Teleskope und dem 8,0-Meter-Gemini-Nordobservatorium auf Mauna Kea in Hawaii abgebildet ;; Sie gehören zu den ersten, die so abgebildet wurden, wie das Space Magazine im November 2008 berichtete. Erstes Bild eines anderen Multi-Planet-Sonnensystems.

Wie haben Gene Serabyn und Kollegen den Trick geschafft, das obige Bild mit nur einem Teil des berühmten Palomar-Spiegels des 5,1-Meter-Hale-Teleskops mit einem Durchmesser von 1,5 Metern aufzunehmen?

Sie arbeiteten im nahen Infrarot und kombinierten zwei Techniken – adaptive Optik und einen Koronagraph -, um die Blendung des Sterns zu minimieren und das schwache Leuchten der viel schwächeren Planeten zu enthüllen.

"Unsere Technik könnte bei größeren bodengestützten Teleskopen verwendet werden, um Planeten abzubilden, die viel näher an ihren Sternen liegen, oder sie könnte bei kleinen Weltraumteleskopen verwendet werden, um mögliche erdähnliche Welten in der Nähe heller Sterne zu finden", sagte Gene Serabyn Astrophysiker am JPL und Gastwissenschaftler am California Institute of Technology in Pasadena.

Es wird angenommen, dass die drei Planeten HR8799b, c und d Gasriesen sind, die Jupiter ähneln, aber massiver sind. Sie umkreisen ihren Wirtsstern in etwa dem 24-, 38- und 68-fachen Abstand zwischen unserer Erde und der Sonne (Jupiter befindet sich in etwa dem fünffachen Abstand zwischen Erde und Sonne). Es ist möglich, dass felsige Welten wie die Erde näher am Heimatstern der Planeten kreisen, aber mit der aktuellen Technologie sind sie unter dem Blick des Sterns nicht zu sehen.

Der Stern HR 8799 ist etwas massereicher als unsere Sonne und mit etwa 60 Millionen Jahren viel jünger als die etwa 4,6 Milliarden Jahre unserer Sonne. Im Sternbild Pegasus sind es 120 Lichtjahre. Das Planetensystem dieses Sterns ist immer noch aktiv. Körper krachen zusammen und werfen Staub auf, wie kürzlich vom Spitzer-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurde. Wie ein frisch gebackener Kuchen aus dem Ofen sind die Planeten von ihrer Entstehung her noch warm und senden genügend Infrarotstrahlung aus, damit Teleskope sie erkennen können.

Um ein Bild von den Planeten von HR 8799 zu machen, verwendeten Serabyn und seine Kollegen zunächst eine Methode namens adaptive Optik, um das Ausmaß der atmosphärischen Unschärfe zu verringern oder das „Funkeln“ des Sterns zu beseitigen. Für diese Beobachtungen wurde die Technik optimiert, indem nur ein kleiner Teil des Teleskops verwendet wurde. Sobald das Funkeln entfernt war, wurde das Licht des Sterns selbst mithilfe des Koronographen des Teams blockiert, einem Instrument, das den Stern selektiv maskiert. Für diesen Schritt wurde ein neuartiger „Wirbelkoronagraph“ verwendet, der von Teammitglied Dimitri Mawet von JPL erfunden wurde. Das Endergebnis war ein Bild, das das Licht von drei Planeten zeigt.

Während die adaptive Optik nur für wenige Amateurteleskope verwendet wird (und zwar relativ einfach), wird die Technologie Amateuren in den nächsten Jahren wahrscheinlich in großem Umfang zur Verfügung stehen. Wirbelkoronagraphen können jedoch etwas länger dauern.

"Der Trick besteht darin, das Sternenlicht zu unterdrücken, ohne das Planetenlicht zu unterdrücken", sagte Serabyn.

Die Technik kann verwendet werden, um den Raum abzubilden, der nur wenige Bogensekunden von einem Stern entfernt liegt. Dies ist so nah am Stern wie das von Gemini und Keck – Teleskopen, die etwa fünf- bzw. siebenmal größer sind.

Das Halten von Teleskopen ist für Weltraummissionen von entscheidender Bedeutung. "Diese Art von Technologie könnte es uns ermöglichen, andere Erden abzubilden", sagte Wesley Traub, der Chefwissenschaftler des Exoplaneten-Explorationsprogramms der NASA am JPL. "Wir sind auf dem Weg, ein Bild von einem anderen hellblauen Punkt im Weltraum zu bekommen."

Quellen: JPL, Nature, Astrophysics Journal (Preprint ist arXiv: 0912.2287)

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