Abenteuer Astronomie

Sie gehören zu den prominentesten Planeten fremder Sterne: Proxima Centauri b, weil er um den sonnennächsten Stern überhaupt kreist, und Beta Pictoris b, weil er so jung ist, dass er noch selbst leuchtet, und von irdischen Telekopen direkt dabei beobachtet wird, während er um seinen Stern läuft. Präzise Ortsbestimmungen dieser Sterne zu verschiedenen Zeitpunkten haben nun – auf ganz verschiedene Weisen – verbesserte Massen dieser beiden Planeten geliefert.

Nur 4,2 Lichtjahre entfernt saust Proxima Centauri regelrecht über den Himmel – und kommt dabei gelegentlich anderen Sternen recht nahe: natürlich nur scheinbar, sie sind alle viel weiter entfernt. Im Jahr 2016 kam Proxima bis auf eine halbe Bogensekunde an einen mit 19,5 mag.(V) noch relativ hellen Hintergrundstern heran: Die Gravitationslinsen-Wirkung des Roten Zwergs reichte aus, um dessen scheinbaren Ort um 0,0015″ zu verschieben, wie bei neun präzisen Positionsmessungen mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope (Grafik oben) festgestellt werden konnte. Aus diesem Effekt folgt direkt die Masse von Proxima Centauri: 0,15(+0,06/-0,05) Sonnenmassen, ihre erste direkte Bestimmung. Der Planet Proxima b verrät sich allein dadurch, dass er den Stern entlang der Sichtlinie leicht vor- und rückwärts wandern lässt, was sich als periodische Änderung von dessen Radialgeschwindigkeit messen lässt (die entsprechende Reflexbewegung in der Himmelsebene ist viel zu klein für den Nachweis). Kennt man die Masse des Sterns, lässt sich die Minimalmasse des Planeten ausrechnen, wobei die wahre Masse je nach der – bei Proxima b leider unbekannten – Bahnneigung größer ist: Mit der neuen Proxima-Masse kommen nun 1,56(+0,06/-0,05) Erdmassen heraus, etwas mehr als bislang angenommen aber immer sicher immer noch ein Felsplanet.

Jene Reflexbewegung am Himmel, ist bei Proxima Centauri nicht zu sehen ist, konnte jedoch nun bei Beta Pictoris nachgewiesen werden: durch die Zusammenführung extrem genauer Positionsmessungen des Sterns am Himmel durch die ESA-Astrometrie-Satelliten HIPPARCOS Anfang der 1990-er und des ESA-Satelliten Gaia vor wenigen Jahren. Von HIPPARCOS liegen 111 Einzelpositionen vor, die sowohl die Eigenbewegung am Himmel wie die jährliche Parallaxenschleife durch die Erdbahn um die Sonne zeigen (untere Grafik), von Gaia sind bislang – im Data Release 2 von diesem Jahr – nur die aktuelle Position nebst des Vektors der Eigenbewegung veröffentlicht. Aber siehe da: Dieser Vektor weicht von HIPPARCOS‘ signifikant ab – hier verrät sich, dass der inzwischen auf seiner Bahn um den Stern weiter gewanderte Planet diesen nun in eine andere Richtung „zieht“. Leider ist die Umlaufszeit von Beta Pictoris b nicht gut bekannt, aber nun lassen sich gemeinsame Lösungen für Planetenmasse und Bahnperiode finden: 11±2 Jupitermassen und mindestens 22, wahrscheinlich mehr als 24 Jahre. Beta Pictoris b ist damit eindeutig ein Riesenplanet und kein Brauner Zwerg – und seine Masse spricht in Kombination mit seiner Helligkeit im aktuellen Alter von etwa 21 Mio. Jahren für das „Hot Start“-Modell der Planetenbildung.

LINKS:

Originalarbeit zu Proxima Centauri: https://arxiv.org/abs/1807.01318
Originalarbeit zu Beta Pictoris: https://arxiv.org/abs/1808.06257
ESA Press Release dazu: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Infant_exoplanet_weighed_by_Hipparcos_and_Gaia