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Astronomen der University of Texas in Austin glauben, sie hätten einen kostengünstigen Weg gefunden, um nach extrasolaren Planeten zu suchen. Obwohl der Prozess wahrscheinlich die inneren Planeten zerstören wird, bleiben die äußeren Planeten wahrscheinlich immer noch in der Umlaufbahn um den Stern. Es ist bekannt, dass diese weißen Zwerge mit einer bestimmten Geschwindigkeit pulsieren. Daher sollte die Schwerkraft eines Planeten, der sich um den Stern bewegt, diese Pulsfrequenz um einen winzigen Betrag beeinflussen, der mit kostengünstigen erdgestützten Teleskopen erkennbar sein sollte.
Astronomen der University of Texas in Austin haben eine kostengünstige Methode erfunden, um festzustellen, ob andere Sonnensysteme wie unser eigenes existieren.
Unter den mehr als 100 Sternen, von denen heute bekannt ist, dass sie Planeten haben, haben Astronomen nur wenige Systeme gefunden, die unseren ähnlich sind. Es ist nicht bekannt, ob dies auf technologische Einschränkungen zurückzuführen ist oder ob unser System wirklich eine seltene Konfiguration ist. Die Astronomen des McDonald Observatory? Die neuartige Suchmethode verwendet ein Teleskop aus der Zeit der Depression, das mit der heutigen Technologie kombiniert ist.
Die Astronomen Don Winget und Edward Nather, die Doktoranden Fergal Mullally und Anjum Mukadem sowie Kollegen suchen nach den „Resten“ von Sonnensystemen wie unserem. Ihre Methode sucht nach den Stücken eines solchen Sonnensystems, nachdem sein Stern gestorben ist, indem sie ein Merkmal alter, ausgebrannter Sonnen ausnutzt, die als „weiße Zwerge“ bezeichnet werden.
Die Astronomen der Universität von Texas, Bill Cochran und Ted von Hippel, sind ebenso beteiligt wie S.O. Kepler von der brasilianischen Universidade Federal de Rio Grande dol Sul und Antonio Kanaan von der brasilianischen Universidade Federal de Santa Catarina.
Astronomen wissen, dass wenn sich sonnenähnliche Sterne ihren Kernbrennstoff verbrauchen, sich ihre äußeren Schichten ausdehnen und der Stern zu einem „roten Riesenstern“ wird. Wenn dies der Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren passiert, erwarten sie, dass sie Merkur und Venus verschluckt und die Erde vielleicht nicht ganz erreicht. Dann wird die Sonne ihre äußeren Schichten abblasen und einige tausend Jahre als schöner, wispiger planetarischer Nebel existieren. Der übrig gebliebene Kern der Sonne wird dann ein weißer Zwerg sein, eine dichte, verdunkelnde Asche von der Größe der Erde. Und vor allem wird es wahrscheinlich immer noch von den äußeren Planeten unseres Sonnensystems umkreist.
Sobald ein sonnenähnliches System diesen Zustand erreicht, kann das Winget-Team ihn möglicherweise finden. Ihre Methode basiert auf mehr als drei Jahrzehnten Forschung zur Variabilität (dh zu Helligkeitsänderungen) von Weißen Zwergen. In den frühen 1980er Jahren entdeckten Astronomen der Universität von Texas, dass einige weiße Zwerge in regelmäßigen Ausbrüchen variieren oder „pulsieren“. In jüngerer Zeit entdeckten Winget und Kollegen, dass etwa ein Drittel dieser pulsierenden weißen Zwerge (PWDs) zuverlässigere Zeitnehmer sind als Atomuhren und die meisten Millisekundenpulsare.
Diese Pulsationen sind der Schlüssel zur Erkennung von Planeten. Planeten, die einen stabilen PWD-Stern umkreisen, beeinflussen die Beobachtung seiner Zeitmessung und scheinen periodische Variationen in den Mustern der vom Stern kommenden Impulse zu verursachen. Das liegt daran, dass der Planet, der das PWD umkreist, den Stern herumzieht, während er sich bewegt. Die Änderung der Entfernung zwischen Stern und Erde ändert die Zeit, die das Licht von den Pulsationen benötigt, um die Erde zu erreichen. Da die Impulse sehr stabil sind, können Astronomen die Differenz zwischen der beobachteten und der erwarteten Ankunftszeit der Impulse berechnen und die Anwesenheit und Eigenschaften des Planeten ableiten. (Diese Methode ähnelt der bei den Entdeckungen der sogenannten „Pulsarplaneten“ verwendeten. Der Unterschied besteht darin, dass sich die Pulsar-Gefährten nicht mit ihren Sternen gebildet haben, sondern erst, nachdem diese Sterne in Supernovae explodiert waren.)
„Diese Suche wird empfindlich auf weiße Zwerge reagieren, die anfangs ein- bis viermal so massereich waren wie die Sonne und in der Lage sein sollten, Planeten innerhalb von zwei bis 20 AE von ihrem Mutterstern aus zu erkennen. Dies bedeutet, dass wir in der bewohnbaren Zone nach einigen Sternen suchen werden “, sagte Winget. (Eine AU oder astronomische Einheit ist die Entfernung zwischen Erde und Sonne.) „Grundsätzlich ist es mit dieser Technik einfach, Jupiter in Jupiters Entfernung zu erkennen. Es ist Entensuppe «, sagte er.
Einfach, aber nicht schnell. Äußere Planeten, die ihre Sterne in großen Entfernungen umkreisen, können mehr als ein Jahrzehnt brauchen, um eine Umlaufbahn zu vollenden. Daher kann es viele Jahre dauern, bis ein Planet, der einen weißen Zwerg umkreist, endgültig entdeckt wurde.
"Sie müssen lange nach einer vollen Umlaufbahn suchen", sagte Winget. „Eine halbe Umlaufbahn oder ein Drittel einer Umlaufbahn wird uns sagen, dass dort etwas los ist. Aber für einen Planeten in Jupiters Entfernung beträgt eine halbe Umlaufbahn noch sechs Jahre. “ Winget fügte hinzu, dass für diese Methode „Jupiter bei Uranus entdeckt wird? Entfernung ist einfacher, dauert aber noch länger. “
Für die PWD-Planetensuche konzipierte Nather ein spezielles neues Instrument für das 2,1-Meter-Otto-Struve-Teleskop des McDonald Observatory. Er und Mukadam entwarfen und bauten das Instrument namens Argos, um die Lichtmenge zu messen, die von Zielsternen kommt. Insbesondere ist Argos ein "CCD-Photometer"? ein Photonenzähler, der ein ladungsgekoppeltes Gerät zum Aufzeichnen von Bildern verwendet. Argos befindet sich im Hauptfokus des Struve-Teleskops und verfügt über keine andere Optik als den 2,1-Meter-Primärspiegel des Teleskops. In anderen Observatorien auf der ganzen Welt werden derzeit Kopien von Argos gebaut.
Mullally setzt die Suche nach Planeten um weiße Zwerge mit Argos am Struve-Teleskop fort. Er hat 22 Zielsterne, von denen die meisten durch die Sloan Digital Sky Survey identifiziert wurden. Wenn das Team mit Argos vielversprechende Planetenkandidaten findet, werden sie das 9,2-Meter-Hobby-Eberly-Teleskop (HET) am McDonald Observatory verwenden.
"Wenn wir große Planeten finden, die in großen Entfernungen umkreisen, ist dies ein guter Hinweis darauf, dass sich möglicherweise kleinere Planeten in der Nähe befinden. In diesem Fall hämmern Sie mit dem größten Teleskop, auf das Sie Zugriff haben, auf dieses Ziel ein", sagte Winget . Das HET ermöglicht eine genauere Zeitsteuerung der PWD-Impulse und kann somit kleinere Planeten lokalisieren.
Diese Suche wird in der Lage sein, Arten von Sternen zu untersuchen, die mit der Doppler-Spektroskopie-Methode nicht untersucht werden können. die bisher erfolgreichste Planetensuchmethode? Sagte Winget. Aufgrund von Eigenheiten bei der Zusammensetzung sonnenähnlicher Sterne ist die Dopplerspektroskopie nicht sehr empfindlich bei der Suche nach Planeten um Sterne, die doppelt so massereich sind wie die Sonne. Etwa die Hälfte der Sterne in Wingets Studie werden weiße Zwerge sein, die ursprünglich diese Arten von Sternen waren. Aus diesem Grund kann die PWD-Studie bei McDonald eine wichtige Rolle bei der Suche und Bewertung von Zielen und Beobachtungsstrategien für NASA-Weltraummissionen spielen, die in den nächsten zwei Jahrzehnten geplant sind, insbesondere für die Space Interferometry Mission, den Terrestrial Planet Finder und das Kepler-Raumschiff.
Diese Forschung wird durch ein NASA Origins-Stipendium sowie ein Advanced Research Project-Stipendium des Bundesstaates Texas finanziert. Mit Mitteln der Texas Higher Education Agency waren zwei Sekundarschullehrer (Donna Slaughter von der Stony Point High School in Round Rock, Texas, und Chris Cotter von der Lanier High School in Austin) direkt an dieser Forschung beteiligt. Derzeit ist geplant, dieses Engagement auf andere Lehrer und die Schüler in ihren Klassenzimmern auszudehnen, indem die Wissenschaft, die Wissenschaftler und das Observatorium über das Internet direkt in den Unterricht gebracht werden. Cotter und seine Kollegen von der Lanier High School arbeiten gemeinsam mit Mullally an der Erprobung dieses Konzepts.
Originalquelle: Pressemitteilung des McDonald Observatory
