Etwa 129 Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung der Pegasus-Konstellation befindet sich das relativ junge Sternensystem der HR 8799. Ab 2008 wurden in diesem System vier umlaufende Exoplaneten entdeckt, die - neben dem Exoplaneten Formalhaut b - die ersten waren bestätigt mit der direkten Bildgebungstechnik. Und im Laufe der Zeit haben Astronomen geglaubt, dass diese vier Planeten in Resonanz miteinander stehen.
In diesem Fall umkreisen die vier Planeten ihren Stern mit einer Resonanz von 1: 2: 4: 8, was bedeutet, dass die Umlaufzeit jedes Planeten in einem nahezu präzisen Verhältnis zu den anderen im System steht. Dies ist ein relativ einzigartiges Phänomen, das einen Jason Wang - einen Doktoranden aus dem Berkeley-Arm des von der NASA gesponserten Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) - dazu inspirierte, ein Video zu produzieren, das ihren Orbital-Tanz illustriert.
Unter Verwendung von Bildern, die von der W.M. Wangs Video bietet über einen Zeitraum von sieben Jahren einen Einblick in diese vier bewegten Exoplaneten. Wie Sie unten sehen können, ist der Zentralstern verdunkelt, so dass das von seinen Planeten reflektierte Licht sichtbar ist. Und obwohl es nicht zeigt, dass die Planeten eine vollständige Umlaufzeit durchlaufen (was Jahrzehnte und sogar Jahrhunderte dauern würde), zeigt es auf wunderbare Weise die Resonanz, die zwischen den vier Planeten des Sterns besteht.
Wie Jason Wang dem Space Magazine per E-Mail sagte:
„Die Daten wurden über einen Zeitraum von 7 Jahren von einem der 10-Meter-Keck-Teleskope von einem Team von Astronomen (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman und Ben Zuckerman) erhalten. Christian reduzierte jede der 7 Datenepochen, um 7 Datenrahmen zu erstellen. Ich habe dann einen Film gemacht, indem ich diese 7 Bilder mithilfe einer Bewegungsinterpolation in 100 Bilder interpoliert habe, um ein flüssiges Video zu erhalten, damit es nicht abgehackt ist (als könnten wir sie jeden Monat von der Erde aus beobachten). "
Die Bilder der vier Exoplaneten wurden ursprünglich von Dr. Christian Marois vom Nationalen Forschungsrat des kanadischen Herzberg Institute of Astrophysics aufgenommen. Im Jahr 2008 entdeckten Marois und seine Kollegen die ersten drei Planeten von HR 8799 - HR 8799 b, c und d - mithilfe der direkten Bildgebungstechnik. Etwa zur gleichen Zeit kündigte ein Team von UC Berkeley die Entdeckung von Fomalhaut b an, ebenfalls mit direkter Bildgebung.
Es wurde festgestellt, dass diese Planeten alle Gasriesen ähnlicher Größe und Masse sind, mit einer 1,2- bis 1,3-fachen Größe des Jupiter und einer 7- bis 10-fachen Masse. Zum Zeitpunkt ihrer Entdeckung wurde angenommen, dass HR 8799 d in einer Entfernung von etwa 27 astronomischen Einheiten (AUs) der seinem Stern am nächsten liegende Planet ist - während die anderen beiden in Entfernungen von etwa 42 bzw. 68 AUs umkreisen.
Erst danach stellte das Team fest, dass die Planeten bereits 1998 beobachtet worden waren. Damals hatten die Nahinfrarotkamera und das Mehrobjektspektrometer (NICMOS) des Hubble-Weltraumteleskops Licht aus dem System erhalten, das auf das Vorhandensein von Planeten hinwies. Dies wurde jedoch erst nach der Installation einer neu entwickelten Bildverarbeitungstechnik deutlich. Daher blieb die „Vorentdeckung“ unbemerkt.
Weitere Beobachtungen in den Jahren 2009 und 2010 zeigten die Existenz des vierten Planeten - HR 8799 e -, der eine Umlaufbahn hatte, die ihn innerhalb der anderen drei platzierte. Trotzdem ist dieser Planet fünfzehnmal weiter von seinem Stern entfernt als die Erde von der Sonne, was zu einer Umlaufzeit von etwa 18.000 Tagen (49 Jahre) führt. Die anderen benötigen ungefähr 112, 225 bzw. 450 Jahre, um eine Umlaufbahn von HR 8799 zu erreichen.
Letztendlich beschloss Wang, das Video zu produzieren (das nicht sein erstes war), um zu veranschaulichen, wie aufregend die Suche nach Exoplaneten sein kann. Wie er es ausdrückte:
„Ich hatte diesen Bewegungsinterpolationsalgorithmus für ein anderes Exoplaneten-System geschrieben, Beta Pictoris b, bei dem wir einen Planeten auf einer Umlaufbahn sehen, der aussieht, als würde er in seinen Stern eintauchen (er kreist tatsächlich nur davor). Wir wollten dasselbe für HR 8799 tun, um dieses System zum Leben zu erwecken und unsere Begeisterung für die direkte Abbildung von Exoplaneten zu teilen. Ich finde es ziemlich erstaunlich, dass wir die Technologie haben, um zu beobachten, wie andere Welten andere Sterne umkreisen. "
Darüber hinaus macht das Video auf ein Sternensystem aufmerksam, das einige einzigartige Möglichkeiten für die Exoplanetenforschung bietet. Da HR 8799 das erste Multi-Planetensystem war, das direkt abgebildet wurde, können Astronomen die Umlaufbahnen der vier Planeten direkt beobachten, ihre dynamischen Wechselwirkungen beobachten und bestimmen, wie sie zu ihrer heutigen Konfiguration gekommen sind.
Astronomen können auch Spektren der Atmosphäre dieses Planeten aufnehmen, um ihre Zusammensetzung zu untersuchen und diese mit den Gasriesen unseres eigenen Sonnensystems zu vergleichen. Und da das System noch recht jung ist (nur 40 Millionen Jahre alt), kann es uns viel über den Planetenbildungsprozess erzählen. Last but not least könnten ihre breiten Umlaufbahnen (eine Notwendigkeit aufgrund ihrer Größe) bedeuten, dass das System weniger als stabil ist.
Laut Wang werden Astronomen in Zukunft beobachten, ob Planeten aus dem System ausgestoßen werden. Ich weiß nichts über dich, aber ich würde ein Video in Betracht ziehen, das zeigt, wie einer der Gasriesen von HR 8799 aus seinem System gebootet wird, wäre auch ziemlich inspirierend!
