Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Planetenjäger CARMENES erfolgreich an Nachweis eines Planeten im zweitnächsten Sternsystem zur Erde beteiligt


Künstlerische Darstellung des Planeten „Barnards Stern b“ in der Umlaufbahn um seinen Stern. (Quelle: ESO/M. Kornmesser)

Ergebnisse der Radialgeschwindigkeitsmessungen von Barnard’s Stern über einen Zeitraum von 20 Jahren und der beteiligten Messinstrumente (b). Die Abbildung (c) zeigt einen Ausschnitt von (b), in dem vor allem die Messungen von CARMENES (rote Punkte) beitragen. Die „Schlangenlinie“ zeigt die aus Messungen berechnete Geschwindigkeitsvariation verursacht durch einen Planeten mit einer Umlaufperiode von 233 Tagen. Abbildung (a) zeigt die Messpunkte, wenn sie relativ zu der berechneten Umlaufperiode aufgetragen werden. (Quelle: Originale Publikation: arXiv:1811.05955)

„Barnards Stern“ ist sechs Lichtjahre von der Erde entfernt und das zweitnächste Sternsystem zur Erde. Dennoch hat es 20 Jahre gedauert, bis dort ein Planet sicher nachgewiesen werden konnte. Dieses sensationelle Ergebnis ist zwei aufwändigen Beobachtungskampagnen namens „Red Dots“ und „CARMENES“ zu verdanken, die gemeinsam nach Planeten um besonders nahe Sterne suchen. Die Entdeckung wurde jetzt in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift NATURE publiziert.

Während „Red Dots“ ein internationales Netzwerk von Teleskopen zur Suche nach Planeten nutzt, setzt das CARMENES-Projekt vor allem auf die Leistungsfähigkeit eines am 3,5-Meter-Spiegelteleskop des Calar Alto Observatoriums in Südspanien installierten hochpräzisen Spektrographen. An dessen Entwicklung und Konstruktion waren Wissenschaftler des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) an der Landessternwarte Königstuhl (LSW) maßgeblich beteiligt.

Um Planeten aufzuspüren, machen sich Astronomen unter anderem die geringe Anziehungskraft zunutze, die ein Planet auf seinen Stern ausübt. Beide umkreisen sich wie Eiskunstläufer, die sich die Hände reichen. Ist einer der Läufer sehr leicht, dann dreht sich der schwerere Läufer zwar fast genau um seine eigene Achse, aber eben doch ein bisschen auf den Zuschauer zu oder von ihm weg.

Bei Sternen mit einem umlaufenden Planeten verhält es sich ähnlich. Sie bewegen sich allerdings nur mit der Geschwindigkeit eines Fußgängers auf den Beobachter zu oder von ihm weg. Diese Bewegung lässt sich grundsätzlich durch den Nachweis einer periodischen Verschiebung von dunklen Linien im Sternspektrum nachweisen. Die Effekte sind jedoch so winzig, dass sie sich nur mit höchstpräzisen Messgeräten nachweisen lassen. „Durch seine ausgeklügelte Technologie und extrem hohe Stabilität kann CARMENES diese kleinen Bewegungen messen“, resümierte Dr. Walter Seifert bei der Inbetriebnahme des Instruments Ende 2015. Seifert ist Astronom an der Landessternwarte Heidelberg und verantwortlich für die Konstruktion des visuellen Spektrographen von CARMENES.  Prof. Dr. Andreas Quirrenbach, Direktor der Landessternwarte und Experte für die Suche nach Exoplaneten, prognostizierte bereits damals, dass CARMENES in den kommenden Jahren dutzende Planeten außerhalb unseres Sonnensystems in der sogenannten bewohnbaren Zone entdecken würde. Die neue Entdeckung ist sicher das spektakulärste Beispiel.

Barnards Stern wurde mit CARMENES nahezu jede Nacht beobachtet. An der Datenauswertung waren u.a. Dr. Yiannis Tsapras und Dr. Adrian Kaminsky beteiligt, die ebenfalls am ZAH forschen. Das Ergebnis einer aufwändigen Analyse der gemessenen Radialgeschwindigkeiten war der Nachweis einer periodischen Geschwindigkeitsänderung, die auf einen Planeten mit dreifacher Erdmasse und einer Umlaufzeit von 233 Tagen hindeutet. „Nach einer sorgfältigen Analyse sind wir zu 99% sicher, dass wir einen Planeten gefunden haben“ stellte der Leiter der internationalen Forschungsgruppe Ignasi Ribas vom „Institute of Space Studies of Catalonia“ und „Institute of Space Sciences, CSIC (Spain)“ fest. Am Ende konnte das Forscherteam Messungen mit sieben unterschiedlichen Instrumenten über einen Zeitraum von 20 Jahren mit insgesamt 771 Messpunkten für den Nachweis von „Barnards Stern b“ nutzen, wie der Planet im astronomischen Fachjargon genannt wird. Leider befindet er sich in einem ungemütlichen Abstand von seinem Stern und wird wahrscheinlich einer gefrorenen Welt ähneln. Doch die Ergebnisse der Methode für das Aufspüren erdähnlicher Planeten sind vielversprechend und lassen irgendwann auf die Entdeckung einer „zweiten Erde“ hoffen.

Originalpublikation:
A candidate super-Earth planet orbiting near the snow line of Barnard’s star,
Nature, Volume 563, pages365–368 (2018).

doi.org/10.1038/s41586-018-0677-y

Pressemitteilung des European Southern Observatory (ESO):

www.eso.org/public/news/eso1837/

 

Ergänzende Informationen:

CARMENES – carmenes.caha.es


Landessternwarte Königstuhl – www.lsw.uni-heidelberg.de


Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg – www.zah.uni-heidelberg.de

 

Kontakt:
Dr. Guido Thimm
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH)
Telefon (06221) 54-1805
thimm@ari.uni-heidelberg.de

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