Wenn Astronomen neue Exoplaneten entdecken, tun sie dies normalerweise mit einer von zwei Techniken. Erstens gibt es die berühmte Transit-Technik, die nach leichten Lichteinbrüchen sucht, wenn ein Planet vor seinem Wirtsstern vorbeizieht, und zweitens die Radialgeschwindigkeitstechnik, die die Bewegung eines Sterns aufgrund der Anziehungskraft seines Planeten erfasst.
Aber dann gibt es eine Gravitationsmikrolinse, die zufällige Vergrößerung des Lichts eines entfernten Sterns durch die Masse eines Vordergrundsterns und seiner Planeten aufgrund der Verzerrung im Gewebe der Raumzeit. Während diese Technik fast unwahrscheinlich klingt, ist sie so genau, dass jede Erkennung die Nominierung von Planeten als Kandidaten überspringt und sie sofort als echte Welten verifiziert.
Ohne nachfolgende Beobachtungen hat die Mikrolinsen-Technik jedoch Schwierigkeiten, den unglaublich schwachen Wirtsstern zu charakterisieren. Jetzt hat ein Team internationaler Astronomen unter der Leitung der Doktorandin Jennifer Yee von der Ohio State University die erste Mikrolinsen-Signatur entdeckt, die liebevoll MOA-2013-BLG-220Lb genannt wird und wie ein bestätigter Planet aussieht, der einen braunen Zwergkandidaten umkreist - ein so schwaches Objekt weil es nicht massiv genug ist, um die Kernfusion in seinem Kern in Gang zu setzen.
Materie - egal wie groß oder klein - krümmt den Stoff der Raumzeit. Es kann letztendlich wie eine Linse wirken, indem es das Hintergrundlicht um es herum krümmt und somit die Hintergrundquelle vergrößert. Bei der Mikrolinse ist die dazwischenliegende Materie einfach ein schwacher Stern oder vielleicht ein Planetensystem.
"Wenn das" Linsensystem "vor einem entfernten Hintergrundstern vorbeifährt, ändert sich die Vergrößerung dieses Hintergrundsterns in Abhängigkeit von der Zeit", sagte Yee gegenüber dem Space Magazine. "Indem wir die sich ändernde Vergrößerung des Hintergrundsterns messen, können wir etwas über den Linsenstern erfahren und vielleicht darüber, ob er einen Planeten hat oder nicht."
In einem Planetensystem wird das Licht des Hintergrundsterns vergrößert, wenn der Vordergrundstern davor vorbeigeht. Wenn es einen wirbelnden Planeten gibt, gibt es eine zusätzliche Helligkeitsspitze (in geringerem Maße, aber dennoch eine verräterische Erkennung).
Im Moment geht das Planetensystem vor dem Hintergrundstern durch (und für viele Jahre danach), wir können die beiden Objekte nicht trennen. Während das Licht des Hintergrundsterns stark vergrößert werden kann, ist sein Bild verzerrt, weil sein Licht mit dem Planetensystem verschmilzt.
Die Mikrolinsen-Signatur kann Astronomen also nichts über den Stern des Linsensystems sagen. "Es ist ungewöhnlich", sagte Andrew Gould, PhD-Berater und Co-Autor von Yee, gegenüber dem Space Magazine. "Bei anderen Techniken haben die Menschen definitiv einen Stern entdeckt und kämpfen darum, den Planeten zu entdecken. Aber Mikrolinsen sind genau das Gegenteil. Wir erkennen den Planeten sehr deutlich, aber wir können den Wirtsstern nicht erkennen. "
Die Mikrolinsen-Signatur verrät jedoch die richtige Bewegung des Linsensystems - die offensichtliche Änderung der Entfernung im Laufe der Zeit -, wenn es vor dem Hintergrundstern vorbeizieht. Die Eigenbewegung des MOA-2013-BLG-220Lb ist extrem hoch und beträgt 12,5 Millisekunden (eine Entfernung am Himmel, die 2400-mal kleiner als die Größe des Vollmonds ist) pro Jahr. Dies ist ungefähr dreimal höher als der Durchschnitt.
Eine hohe Eigenbewegung kann durch ein Objekt verursacht werden, das sich sehr nahe befindet und sich langsam bewegt, oder durch ein sehr weit entferntes Objekt, das sich schnell bewegt. Da sich die meisten Sterne nicht mit hoher Geschwindigkeit bewegen, geht das Team davon aus, dass sich das Objekt relativ nahe befindet und sich in einer Entfernung von 6.000 Lichtjahren befindet.
Bei festem Abstand kann das Team auch eine Masse für das Objekt annehmen. Es wiegt unterhalb der Wasserstoffverbrennungsgrenze und gilt daher als die beste Mikrolinse, die ein brauner Zwergkandidat entdeckt hat.
"Das zweischneidige Schwert der Mikrolinse ist, dass kein Licht vom Linsenstern benötigt wird", sagte Yee gegenüber dem Space Magazine. „Einerseits kann die Mikrolinse Planeten um dunkle oder schwache Objekte wie braune Zwerge finden. Die Kehrseite ist, dass es sehr schwierig ist, den Linsenstern zu charakterisieren, wenn sein Licht nicht erkannt wird. "
Astronomen müssen bis 2021 warten, um einen zweiten Blick auf das Linsensystem zu werfen. In diesem Zeitraum erwarten wir, wie lange es dauern wird, bis sich der braune Zwergkandidat am Himmel merklich vom Hintergrundstern trennt. Sobald dies geschehen ist, können Astronomen überprüfen, ob der Kandidat wirklich ein Brauner Zwerg ist oder nicht.
Das Papier steht hier zum Download bereit.
