Coconuts-2B: Riesige Exoplanet direkt abgebildet

In 35 Lichtjahren Entfernung von unserem Sonnensystem gibt es einen Stern Coconuts-2A, der 40% der Größe unserer Sonne aufweist. Nun hat eine Gruppe Astronomen einen riesigen Exoplaneten  (Coconuts-2B) von der sechsfachen Masse des Jupiters direkt fotografieren können.

Es ist Wahnsinn, was neue Technik leisten kann. Vor wenigen Jahrzehnten wussten wir nicht einmal, dass es überhaupt Planeten in fremden Sonnensystemen gibt. Nun sind Tausende dieser Exoplaneten bekannt, und es gibt immer wieder neue Erkenntnisse zu diesem Thema.

Ein Doktorand des Instituts für Astronomie der Universität Hawaiʻi (IfA) hat einen direkt in einem Foto abgebildeten Exoplaneten in dem nur 35 Lichtjahre von der Erde entfernten Sonnensystem entdeckt, wie aus obigem Tweet und diesem Artikel hervorgeht. Der Nachweis gelang im Rahmen des COCONUTS-Programms – der Begriff steht für COol Companions ON Ultrawide orbiTS, mit dem Sternenaufnahmen durchmustert werden.

Der IfA-Absolvent und Doktorand Zhoujian Zhang sowie ein Team von Astronomen, bestehend aus Michael Liu und Zach Claytor (IfA), William Best (University of Texas at Austin), Trent Dupuy (University of Edinburgh) und Robert Siverd (Gemini Observatory/National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) haben in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters gerade eine Forschungsarbeit über die Entdeckung des Gasriesenplaneten mit niedriger Temperatur, der einen massearmen roten Zwergstern umkreist, veröffentlicht.

Das Coconuts-System

Bei der Sonne Coconuts-2A handelt es sich um einen roten Zwerg, der 0,4 Sonnenmassen aufweist. Diese Sonne war längst bekannt. Und 2011 wurde erstmals ein Planet (nun als Coconuts 2B bezeichnet) vom Wide-field Infrared Survey Explorer-Satelliten entdeckt. Wegen der Entfernung wurde aber angenommen, dass es sich um ein frei schwebendes Objekt handelt, das nicht um einen Stern kreist.

Es handelt sich bei dem Exo-Planeten um einen Gasriesen, der die 6 fache Größe unseres Jupiters aufweist. Dieser Planet weist eine Restwärme von ca. 160 Grad auf und kann daher als schwach leuchtend mit Infrarot-Teleskopen abgebildet werden. Die Energieabgabe des Planeten ist mehr als eine Million Mal schwächer als die der Sonne, so dass der Planet nur mit empfindlichen Infrarot-Telekopen nachgewiesen werden kann.

Aufnahmen des Coconuts-Systems, Quelle: Zhang et.al

Zhang und sein Team entdeckten nun, dass COCONUTS-2B tatsächlich durch die Schwerkraft an den massearmen Stern, COCONUTS-2A, gebunden ist. Der Planet umkreise seine Sonne in 6000 AE Entfernung (1AE = Entfernung Erde Sonne), das ist etwa die 150 fache Entfernung unseres Planeten Pluto von der Sonne.

Aufgrund seiner weit auseinander liegenden Umlaufbahn und seines kühlen Wirtssterns würde sich der Himmel von COCONUTS-2b für einen Beobachter dramatisch von dem auf der Erde unterscheiden. Nachts und tagsüber sähe es im Grunde gleich aus, wobei der Wirtsstern als heller roter Stern am dunklen Himmel erscheinen würde. Für einen Umlauf benötigt der Planet rund 1,1 Millionen Jahre, und das Alter des Planeten wird auf 800 Millionen Jahre geschätzt.

Künstlerische Darstellung des Coconuts-Systems, der Exo-Planet und die ferne rote Sonne, Credit: B. Bays (SOEST/UH)

"Mit einem massereichen Planeten auf einer superweiten Umlaufbahn und einem sehr kühlen Zentralstern stellt COCONUTS-2 ein ganz anderes Planetensystem dar als unser eigenes Sonnensystem", erklärt Zhang. Die COCONUTS-Durchmusterung stand im Mittelpunkt seiner kürzlich abgeschlossenen Doktorarbeit, die darauf abzielt, erdnahe Begleiter in großer Entfernung zu Sternen aller Art zu finden.

"Normalerweise ist es sehr schwierig, das Licht von Gasriesenplaneten um andere Sterne direkt zu entdecken und zu untersuchen, da die Planeten, die wir finden, in der Regel einen geringen Abstand zueinander haben und daher vom Licht ihres Wirtssterns überstrahlt werden", sagt Liu, Zhangs Doktorvater. "Mit seinem großen Bahnabstand wird COCONUTS-2b ein großartiges Labor sein, um die Atmosphäre und die Zusammensetzung eines jungen Gasriesenplaneten zu untersuchen."

Zhangs Entdeckung hat in ihm den Wunsch geweckt, weiterhin Exoplaneten, braune Zwerge und Sterne zu erforschen. Der aufstrebende Astronom hat in diesem Sommer sein Studium am IfA abgeschlossen und wird im Herbst 2021 seine Postdoc-Forschung bei IfA-Alumnus Brendan Bowler, einem Astronomieprofessor an der University of Texas in Austin, beginnen.