In den letzten dreißig Jahren ist die Anzahl der Planeten, die jenseits unseres Sonnensystems entdeckt wurden, exponentiell gestiegen. Leider wurde aufgrund der Einschränkungen unserer Technologie die überwiegende Mehrheit dieser Exoplaneten auf indirekte Weise entdeckt, häufig durch Detektion der Transite von Planeten vor ihren Sternen (Transitmethode) oder durch den Gravitationseinfluss, den sie auf ihren Stern ausüben (die Radialgeschwindigkeitsmethode).
Sehr wenige wurden direkt abgebildet, wobei die Planeten in sichtbaren Licht- oder Infrarotwellenlängen beobachtet wurden. Ein solcher Planet ist Beta Pictoris b, ein junger massiver Exoplanet, der erstmals 2008 von einem Team des European Southern Observatory (ESO) beobachtet wurde. Kürzlich verfolgte dasselbe Team diesen Planeten, als er seinen Stern umkreiste, was zu atemberaubenden Bildern und einem ebenso beeindruckenden Zeitraffervideo führte.
Als es 2008 erstmals beobachtet wurde, stellte das ESO-Team fest, dass Beta Pictoris b ein „Super-Jupiter“ mit 13 Jupitermassen und einem Radius von etwa dem Eineinhalbfachen des Jupiter-Radius war. Sie stellten auch fest, dass es seinen Stern - einen jungen Hauptreihenstern vom Typ A, der in der Pictor-Konstellation ungefähr 63 Lichtjahre entfernt ist - in einer Entfernung von etwa 9 AE (neunmal so groß wie die Entfernung zwischen Erde und Sonne) umkreiste.
Die erste Entdeckung dieses Exoplaneten erfolgte mit dem Nasmyth Adaptive Optics System (NAOS) - Nahinfrarot-Imager und Spektrograph (CONICA) - zusammen als NACO-Instrument bekannt - am Very Large Telescope der ESO in Chile. Bei Beobachtungen des Systems wurde auch das Vorhandensein von Kometen und zwei Trümmerscheiben festgestellt, was den Astronomen half, die Existenz von Beta Pictoris b vorherzusagen, bevor es beobachtet wurde.
Seitdem nutzte dasselbe Team das spektralpolarimetrische kontrastreiche Exoplaneten-Forschungsinstrument (SPHERE) des VLT, um Beta Pictoris b von Ende 2014 bis Ende 2016 zu verfolgen. Zu diesem Zeitpunkt passierte Beta Pictoris b so nahe am Heiligenschein seines Sterns dass das Team nicht in der Lage war, eines vom anderen zu lösen. Aber fast zwei Jahre später (im September 2018) tauchte Beta Pictoris b erneut aus dem Heiligenschein auf und wurde vom SPHERE-Instrument des VLT eingefangen.
Aufgrund seiner Größe und breiten Umlaufbahn war Beta Pictoris b ein ausgezeichneter Kandidat für die direkte Bildgebung, für die das SPHERE-Instrument speziell entwickelt wurde. In den meisten Fällen können außersolare Planeten mit aktuellen Teleskopen nicht direkt abgebildet werden, da das Licht ihrer Sterne das von ihren Oberflächen und Atmosphären reflektierte Licht verdeckt. Dies ist insbesondere bei kleineren felsigen Planeten der Fall, die näher an ihren Sternen kreisen.
Das von der Atmosphäre von Beta Pictoris b reflektierte Licht ermöglichte es SPHERE, seine Umlaufbahn zu entdecken und zu verfolgen und sie zu erkennen, als sie aus ihrem Durchgang vor dem Mutterstern auftauchte. Es ist wichtig anzumerken, dass dies kein Transit war, da der Planet relativ zu erdgebundenen Beobachtern nicht direkt vor seinem Stern vorbeifährt. Aus diesem Grund hat der Planet die Transitmethode nicht erkannt.
Beta Pictoris b umkreist seinen Stern mit einer Entfernung von 9 AE von seinem Stern (1,3 Milliarden km) in einer Entfernung, die den Saturn-Umlaufbahnen unserer Sonne ähnelt. Dies macht es zum am nächsten umlaufenden Exoplaneten, der jemals direkt abgebildet wurde. Die vom ESO-Team aufgenommenen Bilder ermöglichten auch ein Zeitraffervideo, das den Planeten zeigt, der zwischen 2014 und 2018 seinen Stern umkreist (siehe unten).
Sowohl die Entdeckung von Beta Pictoris b als auch die neuere Art der Verfolgung waren bemerkenswerte Erfolge. Sie sind auch charakteristisch für den Übergang, der derzeit in Exoplanetenstudien stattfindet. Mit Tausenden von bestätigten und für Studien verfügbaren Planeten entfernen sich Wissenschaftler vom Entdeckungsprozess hin zur Charakterisierung von Exoplaneten (Bestimmung der Zusammensetzung ihrer Atmosphären und ob sie tatsächlich das Leben unterstützen könnten).
In den kommenden Jahren werden dank der Teleskope der nächsten Generation mit höherer Auflösung und Empfindlichkeit voraussichtlich viel mehr Exoplaneten mithilfe der direkten Bildgebungsmethode entdeckt. Dazu gehören die James Webb Weltraumteleskop (JWST), der Extrem großes Teleskop (ELT) und die Riesiges Magellan-Teleskop (MGT).
Schauen Sie sich auch das Zeitraffervideo von Peta Pictoris b mit freundlicher Genehmigung der ESO an:
