Pressemitteilung

32 neue Exoplaneten gefunden

19. Oktober 2009

Die Arbeitsgruppe, die den Spektrografen HARPS gebaut hat, gab heute auf der internationalen ESO/CAUP-Exoplanetenkonferenz in Porto die Entdeckung von 32 neuen Exoplaneten bekannt. HARPS, der “High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher” (wörtlich der “Planetensucher für hochpräzise Radialgeschwindigkeitsmessungen”), ist ein Spektrograf, der am 3,6 Meter-Teleskop der ESO montiert ist. Die beeindruckende Zahl neu gefundener Planeten bestätigt die Rolle von HARPS als weltweit erfolgreichster Planetenjäger. Insbesondere sind mit den neuen Entdeckungen nun auf einen Schlag 30% mehr Exoplaneten mit geringer Masse bekannt als zuvor. Im Laufe der letzten 5 Jahre hat HARPS 75 der insgesamt bekannten rund 400 Exoplaneten entdeckt.

In den Worten von Stéphane Udry, der die Entdeckungen bekanntgab: “HARPS ist ein einzigartiges Präzisionsinstrument, und ideal, um fremde Welten zu entdecken. Am Ende unseres ersten, fünf Jahre dauernden Beobachtungsprogramms können wir feststellen: HARPS hat alle unsere Erwartungen weit übertroffen.”

Dank seiner hohen Messgenauigkeit ist das HARPS-Instrumentinsbesondere für die Suche nach vergleichsweise kleinen Planeten geeignet, deren Masse typischerweise einige Male so groß ist wie die der Erde – entweder so genannte Supererden oder neptunähnliche Planeten. HARPS hat zur Entdeckung von 24 der 28 bekannten Exoplaneten beigetragen, die eine Masse von weniger als 20 Erdmassen besitzen. Ähnlich wie die bereits vorher bekannten Supererden befinden sich auch die meisten der neu entdeckten Planeten mit niedriger Masse in Systemen mit mehr als einem (hier: bis zu fünf) Planeten.

Das Projekt HARPS geht auf eine ESO-Ausschreibung aus dem Jahre 1999 zurück, in der die wissenschaftliche Gemeinschaft aufgefordert wurde, einen hochauflösenden Spektrografen für besonders genaue Messungen am 3,6 Meter-Teleskop der ESO in La Silla in Chile zu entwerfen. Unter der Leitung von Michel Mayor vom Observatorium Genf bildeten französische, schweizer und portugiesische Instiutionen ein Kosortium, das den HARPS-Spektrografen konstruierte. Das Instrument, das 2003 seinen Messbetrieb aufnahm, ist in der Lage, winzigste Änderungen der Radialgeschwindigkeiten von Sternen – also jenem Geschwindigkeitsanteil, mit dem sich Sterne direkt auf die Erde zu oder von ihr weg bewegen – nachzuweisen. Auf solchen Messungen beruht die bislang erfolgreichste Methode zum Nachweis von Planeten, die um ferne Sterne kreisen: Aufgrund der Schwereanziehung des (oder der) Planeten führt auch der Stern während jedes Planetenumlaufs eine winzige Umlaufbewegung um den gemeinsamen Schwerpunkt durch. Unter geeigneten Umständen lässt sich nachweisen, wie der Stern in diesem Rahmen regelmäßig ein wenig auf die Erde zuläuft und sich dann wieder von ihr entfernt. Die für diesen Nachweis erforderliche Genauigkeit ist freilich enorm. HARPS kann Geschwindigkeitsänderungen bis hinunter zu 3,5 Kilometer pro Stunde nachweisen, entsprechend einem ordentlichen Schritttempo.

Als Gegenleistung für die Konstruktion von HARPS erhielt das Konsortium über fünf Jahre hinweg das Recht auf 100 Beobachtungsstunden pro Jahr, um eines der weltweit ehrgeizigsten Planetensuchprojekte durchzuführen, in dessen Rahmen wiederholt Messungen der Radialgeschwindigkeiten von hunderten von Sternen durchgeführt wurden, die von Planeten umkreist werden könnten.

Schon früh erwies sich das Programm als höchst erfolgreich. Mit HARPS entdeckte die Forschergruppe um Mayor unter anderem im Jahre 2004 die erste Supererde (sie umkreist den Stern µ Ara, vgl. die englischsprachige Pressemitteilung ESO 22/04); 2006 fanden die Forscher gleich drei neptunähnliche Planeten, die den Stern   HD 69830 umkreisen (ESO 18/06). Im Jahre 2007 entdeckten sie Gliese 581d, die erste Supererde, die sich in der habitablen Zone eines Sterns befindet (ESO 22/07), und 2009 den  leichtesten bislang nachgewiesenen Exoplaneten (Gliese 581e, siehe ESO 15/09). Zuletzt hatten die Forscher eine wohl mit Lava bedeckte Welt entdeckt, deren Dichte ähnlich der Dichte unseres Heimatplaneten ist  (ESO 33/09).

“Durch diese Beobachtungen haben Astronomen eine Menge über die Vielfalt von Planetensystemen gelernt. Damit verstehen wir nun besser, wie Planetensysteme entstehen”, so Nuno Santos, ein Mitglied der Forschergruppe.

Bereits bei der Auswahl seiner Beobachtungsziele hat das HARPS-Team große Umsicht walten lassen. Teilprojekte des Suchprogramms fahndeten gezielt nach Planeten um sonnenähnliche Sterne, um Zwergsterne (deren Masse besonders gering ist) und mit Sternen, die weniger schwerere Elemente (das heisst: Elemente schwerer als Wasserstoff oder Helium) enthalten als unsere Sonne. Insbesondere die Anzahl der bekannten Exoplaneten, die Sterne  geringer Masse – so genannte M-Zwerge – umkreisen. hat dank dieses Beobachtungsprogramms drastisch zugenommen, inklusive einer Handvoll von Supererden sowie einiger Riesenplaneten, deren Existenz sich mit den gängigen Theorien der Planetenentstehung nicht recht erklären lässt.

“Indem wir gezielt M-Zwerge beobachtet und dabei die Messgenauigkeit von HARPS voll ausgenutzt haben, konnten wir nach Exoplaneten im Massen- und Temperaturbereich der Supererden suchen – einige davon nahe oder sogar in der bewohnbaren Zone rund um ihren Heimatstern,” so Ko-Autor Xavier Bonfils.

Die Forschergruppe fand zudem drei Exoplaneten-Kandidaten, deren Heimatsterne weniger schwerere Elemente enthalten als die Sonne. Im Jargon der Astronomen heißen solche Sterne “metallarm”; als Metall gilt den Astronomen, im Gegensatz zu den Chemikern, jedes Element außer den beiden leichtesten, Wasserstoff und Helium. Solche Sterne gelten als wenig aussichtsreiche Heimat für Planetensysteme, die sich typischerweise in einer an schwereren Elementen reichen Scheibe bilden, die den jungen Stern umgibt. Die Entdeckung von Exoplaneten mit Massen bis hin zu einigen Malen der Jupitermasse stellt einen wichtigen Eckwert für Modelle der Planetenentstehung dar.

Die erste Phase des Beobachtungsprogramms ist nun offiziell abgeschlossen. Doch die Suche der Forschergruppe geht weiter: im Rahmen von zwei ESO-Großprogrammen (“ESO Large Programmes”, eine Kategorie von Beobachtungsprogrammen an ESO-Teleskopen), die der Suche nach Supererden gewidmet ist, die sonnenähnliche Sterne oder M-Zwerge umkreisen. Zweifellos wird HARP auch in Zukunft eine führende Rolle bei der Suche nach Exoplaneten spielen, während die Astronomen einem ihrer Hauptziele immer näher kommen: der Entdeckung von erdähnlichen Planeten.

Weitere Informationen

Die hier beschriebenen Entdeckungen wurden heute auf der ESO/CAUP-Konferenz “Towards Other Earths: perspectives and limitations in the ELT era" (wörtlich: “Hin zu anderen Erden: Perspektiven und Grenzen in der Ära der extrem großen Teleskope”) bekanntgegeben, die vom 19. bis 23. Oktober 2009 in Porto, Portugal, stattfindet. Thema der Konferenz ist die neue Generation von Teleskopen und Instrumenten, die derzeit von verschiedenen Forschergruppen in aller Welt geplant und gebaut werden, und die unter anderem zur Entdeckung erdähnlicher Planeten um fremde Sterne führen soll. Parallel hierzu wird Michel Mayor die Entdeckung der 32 neuen Exoplaneten in Madrid auf dem internationalen Symposium “Heirs of Galileo: Frontiers of Astronomy” präsentieren.

Die hier beschriebene Forschung ist als Serie von acht Fachartikeln bei der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics eingereicht worden.

Die Mitglieder des HARPS-Teams sind:

• Observatorium Genf: M. Mayor, S. Udry, D. Queloz, F. Pepe, C. Lovis, D. Ségransan, X. Bonfils
• LAOG Grenoble: X. Delfosse, T. Forveille, X. Bonfils, C. Perrier
• CAUP Porto: N.C. Santos
• ESO: G. Lo Curto, D. Naef
• Universität Bern: W. Benz, C. Mordasini
• IAP Paris: F. Bouchy, G. Hébrard
• LAM Marseille: C. Moutou
• Service d’aéronomie, Paris: J.-L. Bertaux

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 14 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO das European Extremely Large Telescope (E-ELT) für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, mit 42 Metern Spiegeldurchmesser ein Großteleskop der Extraklasse.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Links

• Die (englischsprachigen) Webseiten der Konferenz “Towards Other Earths: perspectives and limitations in the ELT era" finden Sie unter http://www.astro.up.pt/investigacao/conferencias/toe2009/

Kontaktinformationen

Stéphane Udry
Geneva University
Geneva, Switzerland
Tel: +41 22 379 2467
E-Mail: stephane.udry@unige.ch

Xavier Bonfils
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 / CNRS
Grenoble, France
Tel: +33 47 65 14 215
E-Mail: xavier.bonfils@obs.ujf-grenoble.fr

Nuno Santos
Centro de Astrofisica da Universidade do Porto
Porto, Portugal
Tel: +351 226 089 893
E-Mail: Nuno.Santos@astro.up.pt

Markus Nielbock (Pressekontakt Deutschland)
ESO Science Outreach Network und Haus der Astronomie
Heidelberg, Deutschland
Tel: +49 6221 528-134
E-Mail: eson-germany@eso.org

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