Exoplaneten

Fehltritt eines Vorzeigeplaneten

Die Jagd nach Exoplaneten hat sich zu einer sportlichen Disziplin unter Astronomen entwickelt. Fast 700 Planeten wurden bereits in fernen Sonnensystemen entdeckt, mittlerweile finden nur exotische oder potentiell erd�hnliche Planeten �berhaupt noch gr��ere Beachtung. Dabei setzen die Astronomen �berwiegend auf indirekte Techniken, die das Licht der umkreisten Sterne beobachten. Nur sehr selten gelingt es, das schwache Leuchten eines Exoplaneten direkt zu fotografieren.

Fomalhaut b war der erste Planet �berhaupt, dessen sichtbares Licht sich von einer Kamera einfangen lie�: Zwei Bilder des Weltraumteleskops Hubble aus den Jahren 2004 und 2006 zeigten einen hellen Punkt im Orbit des Sterns Fomalhaut. Diese Entdeckung durch ein Team um Paul Kalas von der kalifornischen Universit�t Berkeley war eine Sensation. Doch die Advanced Camera for Surveys (ACS), die Hubble die Aufnahmen erm�glichten, wurde 2007 durch einen Kurzschluss lahm gelegt. Eine andere Hubble-Kamera, der Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), lieferte im Jahr 2010 endlich eine neue Aufnahme von Fomalhaut b. Doch darauf liegt der Planet deutlich neben der Spur. Nur ein Messfehler? Oder existiert Fomalhaut b �berhaupt nicht?

Seine Sonne, Fomalhaut, ist einer der 20 hellsten Sterne am Himmel und umgeben von einem etwa 25 Astronomische Einheiten breiten Ring aus Staub. Dabei ist der innere Rand dieser Staubregion in einer Entfernung von etwa 130 Astronomischen Einheiten auff�llig scharf begrenzt. Das Zentrum des Staubrings f�llt au�erdem nicht mit dem Mittelpunkt von Fomalhaut zusammen. Beide Effekte lie�en sich theoretisch sehr elegant mit dem gravitativen Einfluss eines Planeten in der Umlaufbahn von Fomalhaut erkl�ren.

Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble aus dem Jahr 2004 zeigten schlie�lich einen hellen Punkt, der sich dicht am inneren Rand des Staubrings befand. Eine solche Entdeckung ist zun�chst nicht ungw�hnlich, denn auch ein Stern im Hintergrund des ohnehin recht verrauschten Bildes h�tte diesen Effekt hervorrufen k�nnen. Doch in einer Aufnahme von 2006 war der Punkt ein wenig weiter gewandert. Das Team um Paul Kalas konnte diesen Punkt schlie�lich mit dem Planeten identifizieren, der von den Theoretikern vorhergesagt wurde.

Fomalhaut b ist vermutlich etwa so gro� wie Jupiter. Das helle Erscheinungsbild im sichtbaren Wellenl�ngenbereich f�hrte Kalas auf einen Ring aus Staub zur�ck, der den Planeten umgibt und Licht reflektiert. Seit der Ver�ffentlichung im Jahr 2008 im Fachjournal Science wird Fomalhaut b als erster im sichtbaren Licht fotografierter Exoplanet gefeiert.

Die neuen STIS-Aufnahmen von Fomalhaut b sorgen nun f�r Diskussionen unter den Exoplaneten-Experten, die sich im September 2011 auf einer Konferenz im US-Bundesstaat Wyoming trafen. Es ist zun�chst ein gro�er Erfolg, dass es auch mit einer anderen Kamera gelungen ist, Fomalhaut b abzubilden. Doch die Aufnahme zeigt den Planeten deutlich au�erhalb der berechneten Umlaufbahn – auf direktem Weg in den gro�en Staubring. Die m�glichen Fehler bei der vorl�ufigen Bildanalyse sind gro�, immerhin stammt die Aufnahme von einem anderen Instrument als die ersten beiden Bilder. Unbekannte systematische Fehler k�nnten die Analyse noch verzerren – oder unentdeckte Eigenschaften des Fomalhaut-Systems. Doch f�r Ray Jayawardhana war diese Abweichung Grund genug, Zweifel an der Existenz des Planeten zu �u�ern. Der Astronom, der an der kanadischen Universit�t Toronto arbeitet, glaubt nicht mehr an die Geschichte, in der Fomalhaut b am inneren Rand der Staubscheibe entlang l�uft.

In einem Artikel in der englischen Wissenschaftszeitschrift New Scientist und auf der Nachrichtenseite des Fachjournals Nature wird die erhitzte Debatte zwischen Kalas und Jayawardhana deutlich. "Ich f�hle mich unwohl dabei, dass das Aush�ngeschild f�r direkt abgebildete Planeten der schw�chste oder am wenigsten sichere Fall sein k�nnte", wird Jayawardhana zitiert. Kalas dagegen: "Ein einzelner Wissenschaftler versucht eine Debatte aus dem Nichts herbeizuf�hren."

**Vergleich Fomalhaut-System und Sonnensystem**

Die Sch�rfe der �ffentlichen Diskussion k�nnte sich auch durch eine professionelle Rivalit�t zweier Forscher erkl�ren, die im hei� umk�mpften und �ffentlichkeitswirksamen Feld der Exoplanetenforschung nicht selten ist. Paul Kalas reichte seine Entdeckung am 30. September 2008 beim Fachjournal Science ein. Doch bereits am 4. September meldete Jayawardhana als Ko-Autor beim Astrophysical Journal die Entdeckung des Planeten 1RXS J160929.1-210524 b. Dieser Planet ist damit der erste, der direkt abgebildet wurde – allerdings im Infraroten. Die spektakul�ren Bilder von Paul Kalas stellten diese Entdeckung in den Schatten, zumal erst im Jahr 2010 der Umlauf des von Jayawardhana mit entdeckten Exoplaneten best�tigt wurde.

Die unklare Datenlage erweist sich auch als Spielwiese f�r alternative Erkl�rungsmodelle. Die hohe Reflektivit�t von Fomalhaut b im Sichtbaren k�nnte sich statt eines Staubrings um auch durch eine Wolke aus irregul�ren Satelliten erkl�ren, wie britische Astronomen der Universit�t Cambridge berechnen. In einer Arbeit, die in der britischen Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erscheinen wird, diskutieren Grant Kennedy und Mark Wyatt die m�glichen Auswirkungen einer Staubwolke um Fomalhaut b (Link zur Ver�ffentlichung). Der Planet k�nnte in diesem Szenarium mit nur einigen Erdmassen wesentlich leichter sein als angenommen. Eine Partikelwolke mit einer Gesamtmasse von etwa f�nf Monden k�nnte ihn umh�llen und f�r die beobachtete starke Lichtreflexion verantwortlich sein. Die Autoren diskutieren sogar die M�glichkeit, dass Fomalhaut b regelm��ig in den gro�en Staubring eintaucht, um seinen Vorrat an Begleitmaterial aufzuf�llen. Unabh�ngig von solchen Modellen ist ebenfalls unklar, ob das Fomalhaut-System weitere, bislang unsichtbare Planeten beherbergt.

F�r das Jahr 2012 ist eine erneute Beobachtung des Fomalhaut-Systems mit dem STIS angesetzt. Vermutlich wird sich erst mit den zu erwartenden Aufnahmen entscheiden lassen, ob die Zweifel an Fomalhaut b berechtigt sind. Es ist zumindest unwahrscheinlich, dass wir Fomalhaut b gerade zuf�llig dabei beobachten, wie er aus einer Millionen Jahre alten Umlaufbahn heraus geschleudert wird. Sollten die Aufnahmen von 2012 den Planeten also weiterhin auf Abwegen zeigen, wird sich die Zahl der Kritiker um Ray Jayawardhana vergr��ern, ebenso der Bedarf an alternativen Erkl�rungsmodellen. Wie auch immer das exotische System tats�chlich aussieht: Bis auf weiteres wird Fomalhaut b aber seinen besonderen Platz in der Liste der Exoplaneten behalten.

Mike Beckers