Das neueste und leistungsstärkste Exoplaneten-Bildgebungsinstrument der Welt, der kürzlich auf dem 8-Meter-Gemini-Süd-Teleskop installierte Gemini Planet Imager (GPI), hat sein erstes Infrarot-Lichtbild eines Exoplaneten aufgenommen: Beta Pictoris b, das den Stern Beta umkreist Pictoris, der zweithellste Stern im südlichen Sternbild Pictor. Der Planet ist im obigen Bild ziemlich offensichtlich als ein heller Pixelklumpen rechts unten im Stern in der Mitte (der physisch von einer kleinen undurchsichtigen Scheibe bedeckt ist, um Blendung zu blockieren). Aber diese Pixelgruppe ist wirklich weit entfernt Planet 63 Lichtjahre entfernt und um ein Vielfaches massiver - und 60% größer - als Jupiter!
Und das ist nur der Anfang.
Während in den letzten Jahrzehnten viele Exoplaneten mit verschiedenen Techniken entdeckt und bestätigt wurden, wurden nur sehr wenige direkt abgebildet. Es ist äußerst schwierig, das schwache Leuchten des reflektierten Lichts eines Planeten aus dem brillanten Glanz seines Sterns heraus aufzulösen - aber GPI wurde genau dafür entwickelt.
"Die meisten Planeten, die wir bisher kennen, sind nur aufgrund indirekter Methoden bekannt, die uns sagen, dass ein Planet dort ist, ein bisschen über seine Umlaufbahn und Masse, aber nicht viel anderes", sagte Bruce Macintosh vom Lawrence Livermore National Laboratory, der leitete das Team, das das Instrument gebaut hat. "Mit GPI stellen wir Planeten direkt um Sterne herum dar - es ist ein bisschen so, als ob wir das System zerlegen und wirklich in die atmosphärische Zusammensetzung und Eigenschaften des Planeten eintauchen könnten."
Und GPI bildet nicht nur entfernte Exoplaneten in Jupiter-Größe ab. es stellt sie dar schnell.
"Selbst diese frühen Bilder mit erstem Licht sind fast um den Faktor zehn besser als die vorherige Instrumentengeneration", sagte Macintosh. "In einer Minute sahen wir Planeten, deren Entdeckung früher eine Stunde dauerte."
Trotz seiner Größe ist Beta Pictoris b ein sehr junger Planet - schätzungsweise weniger als 10 Millionen Jahre alt (der Stern selbst ist nur etwa 12 Millionen Jahre alt). Seine Anwesenheit ist ein Beweis für die Fähigkeit großer Planeten, sich schnell und schnell zu bilden um neu gebildete Sterne.
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"Einen Planeten in der Nähe eines Sterns nach nur einer Minute zu sehen, war ein Nervenkitzel, und wir haben dies erst in der ersten Woche gesehen, nachdem das Instrument auf das Teleskop gesetzt wurde!" fügte Fredrik Rantakyro hinzu, ein Gemini-Wissenschaftler, der an dem Instrument arbeitet. "Stellen Sie sich vor, was es kann, wenn wir seine Leistung optimieren und vollständig optimieren."
Ein weiteres GPI-Erstlichtbild hat Licht eingefangen, das von einem Staubring gestreut wird, der den jungen Stern HR4796A umgibt, der etwa 237 Lichtjahre entfernt ist:
Das linke Bild zeigt normales Licht, einschließlich des Staubrings und des Restlichts des Zentralsterns, das durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre gestreut wird. Das rechte Bild zeigt nur polarisiertes Licht. Übrig gebliebenes Sternenlicht ist unpolarisiert und wird daher entfernt. Das Licht von der Hinterkante der Scheibe (rechts vom Stern) ist stark polarisiert, wenn es zur Erde reflektiert wird, und erscheint daher heller als die nach vorne gerichtete Kante.
Es wird vermutet, dass der reflektierende Ring von einem Gürtel aus Asteroiden oder Kometen stammt, die HR4796A umkreisen, und möglicherweise von noch nicht sichtbaren Planeten geformt (oder wie die Ringe des Saturn „gehütet“) wird. Dank der erweiterten Funktionen von GPI konnte der gesamte Umfang des Rings abgebildet werden.
Der Erfolg von GPI bei der Abbildung bisher bekannter Systeme wie Beta Pictoris und HR4796A kann nur auf viele weitere aufregende Entdeckungen von Exoplaneten hinweisen.
"Die gesamte Exoplaneten-Community freut sich darauf, dass GPI eine völlig neue Ära der Planetenfindung einleitet", sagt die Physikerin und Exoplaneten-Expertin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology. „Jede Exoplaneten-Erkennungstechnik hat ihre Blütezeit. Zuerst war es die Radialgeschwindigkeitstechnik (bodengestützte Planetensuche, die das gesamte Feld startete). Zweitens war es die Transit-Technik (nämlich Kepler). Jetzt ist es an der "direkten Bildgebung" der Planetentechnik, Wellen zu schlagen. "
In diesem Jahr wird das GPI-Team eine groß angelegte Umfrage starten, bei der 600 junge Sterne untersucht werden, um festzustellen, welche Riesenplaneten sie möglicherweise umkreisen.
„Eines Tages wird es auf einem Teleskop im Weltraum ein Instrument geben, das GPI sehr ähnlich sieht. Und die Bilder und Spektren, die aus diesem Instrument kommen, zeigen einen kleinen blauen Punkt, der eine andere Erde ist. “
- Bruce Macintosh, GPI-Teamleiter
Die obigen Beobachtungen wurden im vergangenen November während eines „äußerst problemlosen Debüts“ durchgeführt. Das Gemini-Süd-Teleskop befindet sich in der Nähe des Gipfels des Cerro Pachon in Zentralchile auf einer Höhe von 2.722 Metern.
Quelle: Pressemitteilung des Gemini Observatory
