Weitere Informationen über den Super-Jupiter und die Aufnahmetechnik
Woher kommen die Namen von Stern und Planet?
Die Konvention für helle Sterne wie Kappa Andromeda (κ And) geht auf den deutschen Astronomen Johann Bayer aus dem 17. Jahrhundert zurück: Der zweite Teil ist die Abkürzung des lateinischen Namens des Sternbilds (hier And = Andromeda), während der erste Teil, ein griechischer Kleinbuchstabe, den Stern selbst bezeichnet. Die Buchstaben werden üblicherweise in der Reihenfolge absteigender Helligkeit vergeben. Mit Kappa als zehntem Buchstaben im griechischen Alphabet ist κ And also relativ leuchtschwach.
Die Planeten um einen Stern werden in der Reihenfolge ihrer Entdeckung mit lateinischen Kleinbuchstaben benannt, die an den Sternnamen angehängt werden. Angefangen wird dabei mit b; entsprechend hat der erste bei Kappa Androemdae entdeckte Planet die Bezeichnung κ And b.
Was sind die grundlegenden Eigenschaften des Systems?
Kappa Andromedae ist ein massereicher, heißer, junger Stern (Spektraltyp B9; geschätzte Masse zwischen 2,4 und 2,5 Sonnenmassen; die Effektivtemperatur liegt bei 10.000 Grad Celsius im Sternbild Andromeda. Der Stern ist rund 170 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Sein Begleiter κ And b hat geschätzte 12,8 Jupitermassen. Geht man allein nach diesem Wert, so könnte es sich entweder um einen massereichen Planeten oder um einen sehr leichten Braunen Zwerg handeln. Vergleichsmessungen der Helligkeit von κ And b bei vier verschiedenen Infrarotwellenlängen zeigen allerdings eine Infrarot-Färbung ähnlich der einer Handvoll vergleichbarer Planeten – ebenfalls Gasriesen, die andere Sterne umkreisen. Hinzu kommt, dass Modelle der Planetenentstehung vorhersagen, dass die Wahrscheinlichkeit größerer Gasriesen mit der Sternmasse zunimmt; da κ And eine Masse zwischen 2,4 und 2,5 Sonnenmassen besitzt, ist die große Planetenmasse des Super-Jupiters nicht überraschend.
Für die Modelle der Planetenentstehung ist zweitrangig, ob sich κ And b diesseits oder jenseits der Massengrenze zwischen Planeten und Braunen Zwergen befindet. Joseph Carson und seine Kollegen definieren den Begriff Super-Jupiter nämlich so, dass er beide Arten von Objekten einschließen kann, solange sie auf ähnliche Weise entstehen wie die Planeten unseres Sonnensystems.
Kappa Andromedae b scheint seinen Mutterstern in einer Entfernung von mindestens acht Milliarden Kilometern zu umlaufen. Kappa Andromedae dürfte ein Mitglied des Columba-Bewegungshaufens sein – einer Gruppe von Sternen, die sich vor rund 30 Millionen Jahren gemeinsam gebildet haben und seither auf ähnlichen Umlaufbahnen durch unsere Galaxis kreisen. Ein weiteres Mitglied der Gruppe ist der massereiche Stern HR 8799, dessen Planeten zu den ersten Exoplaneten gehören, von denen direkte Aufnahmen gelungen sind. Obwohl HR 8799 nicht annähernd soviel Masse besitzt wie κ And, kommen in diesem Planetensystem mehrere Gasriesen vor, deren Massen und Infrarotfärbung ähnlich der von κ And b sind.
Wie wurde das Bild des Planeten aufgenommen?
Auf einem einzelnen Infrarotbild würde der kleine Lichtpunkt von κ And b komplett vom Licht seines Muttersterns überstrahlt werden. Die Astronomen konnten das Licht des Planeten nur durch raffinierte Kombination zeitlicher Sequenzen von Einzelbildern herausfiltern, durch Angular Differential Imaging (ADI). Die Methode nutzt aus, dass sich die Orientierung des Teleskops relativ zum gewählten Himmelsabschnitt über längere Beobachtungszeiten hinweg ändert; so lassen sich Streulicht und Planetenschein trennen.
κ And b ist einer von nur knapp 30 Planeten, von denen Astronomen direkte Aufnahmen angefertigt haben. Dabei haben sie den Super-Jupiter im Januar und Juli 2012 in voneinander unabhängigen Beobachtungen bei vier verschiedenen Wellenlängen nachgewiesen. Der Vergleich der relativen Positionen zu diesen beiden Zeitpunkten hat gezeigt, dass κ And und sein Begleiter ihren Ort am Fixsternhimmel in genau derselben Weise ändern, das heißt, am irdischen Firmament eine gemeinsame Eigenbewegung aufweisen – rund zwei Hunderttausendstel Grad pro Jahr. Das ist ein überzeugender Hinweis darauf, dass die Objekte in der Tat durch gemeinsame Schwerkraft aneinander gebunden sind.
Junge Planeten sind als Folge ihrer Entstehungsphase vergleichsweise heiß. κ And b hat eine Oberflächentemperatur von ungefähr 1400 Grad Celsius. Dass der Planet damit im Infrarotbereich vergleichsweise hell strahlt, macht junge Sternsysteme zu geeigneten Kandidaten bei der Suche nach Planeten, die sich direkt abbilden lassen.
Welche Teleskope und Instrumente wurden für die Beobachtungen verwendet?
Die Beobachtungen wurden mit dem Subaru-Teleskop vorgenommen, dem Flaggschiff des Japanischen Nationalobservatoriums (National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ). Sein Spiegeldurchmesser beträgt 8,2 Meter. Subaru ist die japanische Bezeichnung für die Plejaden, den wohl bekanntesten offenen Sternhaufen.
Zum Einsatz kamen die Infrarotkamera IRCS und HiCIAO. Letztere ist für die Beobachtung von schwach leuchtenden Objekten in der Nähe von Sternen optimiert, etwa von Exoplaneten und protoplanetaren Scheiben. HiCIAO nutzt modernste adaptive Optik: eine Technik, um das störende Funkeln der Sterne auszugleichen. Außerdem kommt bei HiCIAO ein Mechanismus zum Einsatz, der das Licht eines hellen Sterns weitgehend ausblendet und so Untersuchungen benachbarter schwächer leuchtender Objekte ermöglicht.
MP/HOR