Max-Planck-Institut für Astronomie - Jahresbericht 2007

24 II. Highlights
in der Scheibe maximal zur Verfügung. Die Beobachtung
von TW Hya b liefert erstmals eine echte obere Grenze
für die zur Planetenentstehung erforderliche Zeitspanne:
Sie kann nicht mehr als acht bis zehn Millionen Jahre betragen
haben. Somit ist TW Hya der ideale Prüfstein für
numerische Modelle der Bildung von Planeten.
TW Hya b steckt zum einen den Zeitrahmen für die
Planetenentstehung ab. Gleichzeitig stellt der Planet die
Theoretiker erneut vor die Frage, wie ein derart massereicher
Körper seinen Zentralstern in solch geringem
Abstand umkreisen kann. Unter den bislang bekannten
Exoplaneten gibt es eine Reihe dieser heißen
Jupiter. Sie alle sind nach der heute gängigen Theorie
der Planetenentstehung nicht dort entstanden. Nahe am
Stern war stets zu wenig Materie vorhanden und es war
dort zu heiß. Daher geht man davon aus, dass sich die
Planeten in den weiter außen liegenden, kühlen und
dichten Bereichen der zirkumstellaren Scheibe bilden.
Anschließend führt ein Austausch von Drehimpuls zwischen
dem Scheibenmaterial und dem Planeten dazu,
dass dieser langsam auf einer spiralförmigen Bahn an
den Zentralstern heranwandert.
Computersimulationen, wie sie auch am MPIA durchgeführt
werden, haben gezeigt, dass ein Planet, der
in einem Abstand von fünf Astronomischen Einheiten
von seinem Zentralstern entsteht, innerhalb von mehreren
tausend Jahren eine Lücke in der Scheibe frei fegt
(Jahresbericht 2006, S. 27). Gleichzeitig wandert er nach
innen. Bereits nach wenigen zehntausend Jahren hat er
seinen Abstand zum Stern halbiert und seine Masse verdoppelt,
denn während der Migration sammelt er Materie
aus seiner Umgebung auf.
Eine entscheidende Frage ist nun: Wann und wodurch
kommt die Wanderung zum Stillstand? Ist das nahezu
materiefreie Loch im Zentrum einer Scheibe hierfür
verantwortlich? Die Bahn von TW Hya b am Innenrand
der Scheibe scheint diese Hypothese zu unterstützen.
Theoretisch zwingend ist sie jedoch nicht. Ob weitere
Bremseffekte, wie Magnetfelder oder Gezeitenkräfte eine
Rolle spielen, ist zur Zeit Gegenstand der Forschung.
Letztlich wird auch eine alternative Theorie untersucht,
bei der ein Planet nicht durch langsames Aufsammeln von
Staub und Gas aus der Umgebung, sondern wie ein Stern
durch direkte Kontraktion entsteht. Möglicherweise kann
TW Hya b in Zukunft weitere Hinweise zur Entscheidung
zwi schen den beiden Möglichkeiten liefern.
Ein weiterer Planet um HD 70573
Die Astronomen des MPIA konnten bei ihrem
Suchprogramm noch einen weiteren Erfolg verbuchen.
Bei dem 150 Lichtjahre entfernten Stern HD 70573
entdeckten sie eine periodische Doppler-Verschiebung
mit einer Periode von 852 Tagen. Auch hier ergab die
Bisektor-Analyse keine Korrelation mit Signaturen der
Sternaktivität, so dass die wahrscheinlichste Erklärung
wiederum ein unsichtbarer Planet ist. Da in diesem Fall
die Bahnneigung unbekannt ist, lässt sich für seine Masse
nur eine untere Grenze von 6.1 Jupitermassen angeben.
Hierbei wird angenommen, dass der Stern, ein G-Zwerg,
eine Masse von genau einer Sonnenmasse besitzt.
HD 70573 gehört der Herkules-Lyra-Assoziation an,
einer Bewegungsgruppe, deren Alter auf 200 Millionen
Jahre geschätzt wird. Eine Analyse des Sternspektrums
(Äquivalentbreite der Lithium-Linie bei 670.8 nm) ergab
ein Alter zwischen 78 und 125 Millionen Jahren. Damit
ist der gleichaltrige Planet nach TW Hya b der zweitjüngste
bekannte extrasolare Planet.
Der Fund eines Planeten bei HD 70573 ist auch deswegen
bedeutend, weil dieser Stern zu einem Forschungsprogramm
am Weltraumteleskop sp i t z e r gehört (sp i t z e r /
Fe p s Legacy Program), in dem die Beziehung zwischen
älteren Staubscheiben (sogenannten Debris-Scheiben)
und Planeten untersucht wird.
Die beiden beschriebenen Entdeckungen haben bewiesen,
dass es trotz anfänglicher Bedenken durchaus
möglich ist, Planeten bei jungen Sterne nachzuweisen.
Dies eröffnet insbesondere der Erforschung der
Planetenentstehung ganz neue Möglichkeiten. Neben diesem
Programm werden am MPIA gegenwärtig Beobachtungsinstrumente
der nächsten Generation entwickelt
und gebaut, die extrasolare Planeten auch mit anderen
Methoden aufspüren sollen: direktes Abbilden, astrometrische
Messung der scheinbaren Bewegung des Sterns
am Himmel und die Messung der Helligkeitsveränderung
des Zentralsterns, wenn der Planet vor ihm vorbeizieht
(Transitphotometrie).
Johny Setiawan, Thomas Henning,
Ralf Launhardt, André Müller,
Patrick Weise, Martin Kürster