Aktuelles

Derzeit finden keine öffentlichen Veranstaltungen am AIP statt. Neue Termine für die Babelsberger Sternennächte sowie für Beobachtungsabende im Großen Refraktor werden rechtzeitig bekannt gegeben.

Der ultimative RAVE: finale Datenveröffentlichung

RAVE beobachtete fast eine halbe Million Sterne unserer Galaxie. Die Sonne befindet sich im Zentrum des Koordinatensystems. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbild (Hintergrund): R. Hurt (SSC); NASA/JPL-Caltech

Der ultimative RAVE: finale Datenveröffentlichung

27. Juli 2020. Wie bewegen sich die Sterne in unserer Milchstraße? Mehr als ein Jahrzehnt lang untersuchte RAVE, eine der ersten und größten systematischen spektroskopischen Himmelsdurchmusterun...

Das RAdial Velocity Experiment RAVE ist eine spektroskopische Durchmusterung der südlichen Hemisphäre. Sie wurde entwickelt, um ein vollständiges Bild der Bewegungen von Sternen in der weiteren Umgebung der Sonne zu erhalten. Mit Hilfe der Spektroskopie wird das Licht eines Sterns in seine Regenbogenfarben zerlegt. Durch die Analyse der Spektren lässt sich die Radialgeschwindigkeit eines Sterns - seine Bewegung in Blickrichtung der Beobachtung - bestimmen. Darüber hinaus ermöglichen Sternspektren auch die Bestimmung von Sternparametern wie Temperatur, Oberflächenschwerkraft und individuelle chemische Zusammensetzung. Um die Struktur und Form unserer Galaxie nachzuvollziehen, zeichnete RAVE erfolgreich 518.387 Spektren für 451.783 Milchstraßensterne auf.

In der Astronomie ist man nicht nur gewohnt, in großen Zeitskalen zu denken - die Projekte sind oft ebenfalls langjährige Unterfangen. RAVE beobachtete den Himmel in fast jeder klaren Nacht zwischen 2003 und 2013 am 1,2-Meter-Schmidt-Teleskop am Anglo-Australian Observatory in Siding Spring in Australien. Für die Himmelsdurchmusterung kam ein spezieller faseroptischer Aufbau zum Einsatz, um gleichzeitig mit einer einzelnen Beobachtung Spektren von bis zu 150 Sternen aufzuzeichnen. Damit gelang es, eine große Anzahl von Objekten ins Visier zu nehmen – die größte spektroskopische Durchmusterung vor RAVE umfasste nur etwa 14.000 Objekte. Auf diese Weise ergab die Himmelsdurchmusterung eine umfangreiche Stichprobe der Sterne um unsere Sonne, die sich ungefähr in einem Volumen mit einem Durchmesser von 15.000 Lichtjahren befinden.

In den letzten 15 Jahren veröffentlichte RAVE eine zunehmende Anzahl von Sternen und verbesserten Datenprodukten. Die abschließende RAVE-Datenveröffentlichung liefert nicht nur zum ersten Mal die Spektren aller RAVE-Sterne; die Sterne wurden zudem auch mit denen aus dem DR2-Katalog des Satelliten Gaia abgeglichen. Dank der von Gaia gemessenen Entfernungen und Eigenbewegungen ließen sich erheblich verbesserte Sterntemperaturen, Oberflächenschwerkräfte und die chemische Zusammensetzung der Sternatmosphären ableiten.

„Die RAVE-Datenveröffentlichungen lieferten neue Erkenntnisse über die Bewegung der Sterne und die chemische Zusammensetzung unserer Milchstraße“, betont Matthias Steinmetz, Leiter der RAVE-Kollaboration und wissenschaftlicher Vorstand am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). „Mit der finalen Datenveröffentlichung wird eine der ersten systematischen spektroskopischen Untersuchungen zur Galaktischen Archäologie abgeschlossen. Es ist wirklich aufregend, dass dieses 15-jährige Projekt nun zu Ende geht. Dank RAVE haben wir neue Erkenntnisse über die Struktur und Zusammensetzung unserer Milchstraße gewonnen.“

Zu den wichtigsten Ergebnissen von RAVE gehört die Bestimmung der Mindestgeschwindigkeit, die ein Stern benötigt, um der Anziehungskraft der Milchstraße zu entkommen. Die Ergebnisse bestätigten, dass Dunkle Materie, eine unsichtbare Komponente des Universums noch unbekannter Natur, die Masse unserer Galaxie dominiert. Mit RAVE konnte gezeigt werden, dass die Milchstraßenscheibe asymmetrisch ist und aufgrund der Wechselwirkung mit Spiralarmen und dem Einfallen von Satellitengalaxien flattert. RAVE ermöglichte auch die Identifizierung von Sternströmen in der Sonnenumgebung. Diese Sternströme sind die Überreste auseinander gerissener älterer Zwerggalaxien, die in der Vergangenheit mit unserer Milchstraße verschmolzen sind. Die chemischen Elementhäufigkeiten der beobachteten Sterne geben wichtige Hinweise auf die chemische Zusammensetzung und die Metallanreicherung des interstellaren Mediums durch Sterne unterschiedlichen Alters und Metallgehalts. Mit RAVE konnten Astronominnen und Astronomen auch effizient nach den allerersten und sehr metallarmen Sternen, die Hinweise auf die Sternentstehung und die chemische Entwicklung der Milchstraße geben, suchen.

Die RAVE-Kollaboration wird vom AIP koordiniert und besteht aus Forschenden aus über 20 Institutionen weltweit. Seit der ersten Datenveröffentlichung wurden mehr als 100 begutachtete wissenschaftliche Artikel auf der Grundlage von RAVE-Daten veröffentlicht.

 

RAVE beobachtete fast eine halbe Million Sterne unserer Galaxie. Die Sonne befindet sich im Zentrum des Koordinatensystems. Die Farben stellen Radialgeschwindigkeiten dar: sich entfernende Sterne sind rot, sich nähernde Sterne blau dargestellt. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbild (Hintergrund): R. Hurt (SSC); NASA/JPL-Caltech

Karte des Nachthimmels, zentriert auf die Milchstraße mit von RAVE beobachteten Sternen. Mehr als 6000 Beobachtungsfelder hauptsächlich vom südlichen Himmel (unterhalb des Himmelsäquators, rote Linie) mit etwa einer halben Million Sterne wurden beobachtet. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbild (Hintergrund): ESO/S. Brunier

Die von RAVE beobachteten Sterne sind vom südlichen Sternhimmel, weil sich das  UK-Schmidt-Teleskop in Australien befindet. Es gibt nur wenige Beobachtungsfelder in der Nähe der Milchstraßenscheibe (zentraler Bereich), weil es in dieser dicht besiedelten Umgebung viel schwieriger ist, einzelne Sterne zu analysieren. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration

Dieser Film zeigt die von RAVE beobachteten Sterne von 2003 bis 2013, zunächst auf einer Karte des Himmels und dann als 3D-Verteilung in der Milchstraße. Werden die Sterne nach ihrer Metallizität eingefärbt, zeigt sich der Trend für geringere Metallizitäten in größeren Entfernungen von der galaktischen Ebene. Credit: AIP/K. Riebe, RAVE Kollaboration; Milchstraßenbilder (Hintergrund): ESO/S. Brunier, R. Hurt (SSC), NASA/JPL-Caltech

 

Wissenschaftlicher Kontakt
Prof. Dr. Matthias Steinmetz, 0331 7499 800, msteinmetz@aip.de

Pressekontakt
Franziska Gräfe, 0331 7499 803, presse@aip.de

 

RAVE-Webseite
www.rave-survey.org

Originalpublikationen

The Sixth Data Release of the Radial Velocity Experiment (RAVE) -- I: Survey Description, Spectra and Radial Velocities

arXiv: https://arxiv.org/abs/2002.04377

Astronomical Journal: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab9ab9

The Sixth Data Release of the Radial Velocity Experiment (RAVE) -- II: Stellar Atmospheric Parameters, Chemical Abundances and Distances

arXiv: https://arxiv.org/abs/2002.04512

Astronomical Journal: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab9ab8

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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Erste Bilder der Sonne von Solar Orbiter

Das Erscheinungsbild der Sonne bei einer Wellenlänge von 17 Nanometern, die im extremen ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Credit: Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

Erste Bilder der Sonne von Solar Orbiter

16. Juli 2020. Solar Orbiter, eine Mission der Weltraumorganisationen ESA und NASA, veröffentlicht erstmals Bilder, die unseren Heimatstern so nah zeigen wie noch nie. Zuvor konnte die Erprobungsp...

Vor fünf Monaten startete Solar Orbiter seine Reise zur Sonne. Zwischen Mitte März und Mitte Juni wurden die zehn Instrumente an Bord eingeschaltet und getestet, zudem führte die Raumsonde ihre erste Annäherung an die Sonne durch. Kurz darauf konnten die internationalen Wissenschaftsteams zum ersten Mal alle Instrumente gemeinsam prüfen.

Neben dem sichtbaren Licht sendet die Sonne auch Röntgenstrahlung aus, vor allem während Sonneneruptionen. Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ist bei der Mission hauptsächlich an dem Röntgenteleskop STIX (Spectrometer/Telescope for Imaging X-Ray) beteiligt. Mit diesem Instrument lassen sich besonders heiße Regionen beobachten, die nur während Sonneneruptionen entstehen. Der Rest der Sonne ist im Röntgenlicht nicht sichtbar, daher braucht STIX ein eigenes System, dass die Orientierung zur Sonne präzise misst. Das Team am AIP entwickelte und baute das STIX Aspect System (SAS) und betreibt dies nun auch während der Mission. Nur damit können die Röntgenbilder mit den Aufnahmen der anderen Instrumente in Beziehung gesetzt werden.

Die nun veröffentlichten ersten Bilder, die Solar Orbiter von der Sonne aufgenommen hat, enthüllen bisher ungekannte Details. Die Aufnahmen zeigen zahlreiche kleine Sonneneruptionen, die aufgrund ihres Erscheinungsbildes „Lagerfeuer“ genannt werden. Bereits jetzt lässt sich daran das enorme Potential der Mission erkennen, deren wissenschaftliche Phase im November 2021 beginnt und bis 2029 andauert.

„Alle Instrumententeile von STIX, wie z. B. die 32 Röntgendetektoren, funktionieren wie geplant. Wir Sonnenphysiker am AIP waren natürlich sehr gespannt. Zu unserer Freude sehen wir, dass SAS wie erwartet gute Daten liefert. Während der Erprobungsphase konnten wir erkennen, wie sich der Sonnendurchmesser stetig vergrößert, da sich die Sonde der Sonne nähert“, erläutert Gottfried Mann, Leiter des STIX-Teams am AIP.

Am 10. Februar 2020 startete die Weltraumsonde Solar Orbiter. Die Mission soll die Sonne in den nächsten Jahren umkreisen und sich ihr bis auf einen Abstand von 42 Millionen Kilometern nähern. Solar Orbiter trägt sechs Fernerkundungsinstrumente und Teleskope, die die Sonne und ihre Umgebung abbilden, sowie vier In-situ-Instrumente, die die Eigenschaften in der Umgebung des Raumschiffs messen. Durch den Vergleich der Daten aus beiden Instrumentensätzen erhält die Wissenschaft Einblicke in die Entstehung des Sonnenwindes – des Stroms geladener Teilchen von der Sonne, der das gesamte Sonnensystem beeinflusst.

Während Ausbrüchen auf der Sonne wird eine enorme Menge hochenergetischer Elektronen erzeugt. Diese Elektronen spielen eine wichtige Rolle, da sie einen großen Teil der bei dem Ausbruch freigesetzten Energie tragen. Das AIP ist mit dem Energetic Particle Detektor (EPD) an einem weiteren Instrument beteiligt. EPD kann direkt diese Elektronen messen, wenn sie auf die Sonde treffen. Durch die vom DLR geförderte Teilnahme an den Instrumenten STIX und EPD wird das AIP in den nächsten Jahren in der Lage sein, die Prozesse der hochenergetischen Elektronen in ihrer Gesamtheit zu erforschen. Die Sonnenaktivität – auch als Weltraum-Wetter bezeichnet – kann unser Klima und die technische Zivilisation stark beeinflussen. Solar Orbiter hat das Ziel, die Prozesse auf der Sonne und ihre Auswirkungen auf unsere Erde zu untersuchen.

 

Schematische Darstellung von Solar Orbiter mit allen Instrumenten an Bord. Credit: ESA.

 

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Prof. Dr. Gottfried Mann, 0331 7499 292, gmann@aip.de

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Franziska Gräfe, 0331 7499 803, presse@aip.de

Pressemitteilung der ESA

https://bit.ly/ESA_SolarOrbiter_de

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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Joseph Whittingham erhält Studienpreis für Physik

Joseph Whittingham. Credit: privat

Joseph Whittingham erhält Studienpreis für Physik

9. Juli 2020. Die Physikalische Gesellschaft zu Berlin (PGzB) zeichnet den Studenten für seine Masterarbeit aus, die er in der Abteilung Kosmologie und Hochenergie-Astrophysik am Leibniz-Institut ...

In seiner Arbeit mit dem Titel "The Impact of Magnetic Fields on Cosmological Galaxy Mergers" untersuchte Joseph Whittingham den Einfluss von Magnetfeldern auf Galaxienverschmelzungen. Dazu führte er eine Reihe kosmologischer "Zoom-in"-Simulationen solcher Verschmelzungen durch. Er verglich Simulationen, die Magnetfelder berücksichtigten, mit solchen, die dies nicht taten. "Etwas unerwartet ergaben die beiden Simulationsarten signifikant unterschiedliche Ergebnisse der Galaxienverschmelzungen – bisher wurde der Einfluss von Magnetfeldern auf diese kosmologischen Ereignisse im Allgemeinen als unwichtig angesehen", erklärt Whittingham. Er konnte zeigen, dass das Ergebnis vor allem dank ausreichender Auflösung erzeugt wurde. Das erklärt zu einem gewissen Grad, warum der Zusammenhang bisher nicht in dieser Form erkannt wurde. Prof. Christoph Pfrommer vom AIP und Dr. Martin Sparre von der Universität Potsdam betreuten die Arbeit.

Für seine Doktorarbeit wird Whittingham weiterhin mit Christoph Pfrommer zusammenarbeiten und ähnliche Arten von Simulationen verwenden, um die Mechanismen hinter den so genannten "Radio-Relikten" und anderen Quellen nicht-thermischer Emission in Galaxienhaufen zu untersuchen.

Der Physik-Studienpreis der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin (PGzB) wird für herausragende Studienabschlüsse auf dem Gebiet der Physik vergeben. Die diesjährige Preisverleihung findet am 9. Juli 2020 im Magnus-Haus in Berlin statt. Auch im vergangenen Jahr wurden mit Timon Thomas und Ekaterina Ilin zwei Studierende ausgezeichnet, die ihre Masterarbeit am AIP absolvierten.

Das AIP gratuliert dem preisgekrönten Studenten herzlich zu seinem herausragenden Abschluss.

 

Medienkontakt: Franziska Gräfe, 0331-7499-803, presse@aip.de

Meldung der PGzB: https://www.pgzb.tu-berlin.de/index.php?id=29

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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Der Röntgenhimmel in voller Pracht

Kosmisches Röntgenecho. Credit: AIP/G. Lamer, Davide Mella

Der Röntgenhimmel in voller Pracht

19. Juni 2020. Das eROSITA-Weltraumteleskop hat einen neuen, detailreichen 360°-Blick auf die heißen und energetischen Prozesse im Universum eröffnet. Die neue Karte enthält mehr als eine Milli...

Innerhalb von 182 Tagen hat das Röntgenteleskop eROSITA seine erste Durchmusterung des gesamten Himmels abgeschlossen. Bei den meisten der neuen Quellen handelt es sich um aktive Galaxienkerne in kosmologischen Entfernungen, die das Wachstum von gigantischen Schwarzen Löchern über die kosmische Zeit markieren. Die Galaxienhaufen in der neuen Karte werden verwendet, um das Wachstum der kosmischen Strukturen zu verfolgen und kosmologische Parameter einzuschränken.

„Die Vollendung der ersten Durchmusterung erfüllt uns mit großer Zufriedenheit und einigem Stolz. Seit dem Jahr 2006 planen wir die Mission und die wissenschaftliche Ausbeute. Dass wir nach dem Start von eROSITA in weniger als 11 Monaten ein vollständiges, detailliertes Bild des Röntgenhimmels erstellen konnten, lässt uns euphorisch werden, was die volle wissenschaftliche Ernte anbelangt,“ so Dr. Axel Schwope, Projektleiter am AIP. „Die Himmelsdurchmusterungen mit eROSITA werden bis 2023 fortgesetzt und versprechen viele weitere interessante Entdeckungen im bisher relativ wenig erforschten Röntgenlicht des Weltalls.“

Dem AIP-Team gelang bereits eine besondere Entdeckung: ein geschlossener, leuchtender Ring. Dieser wurde entdeckt, als eROSITA im Februar 2020 eine Region in der südlichen Milchstraße beobachtete. Der Ring wird durch Streuung von Röntgenstrahlung in einer Staubwolke hervorgerufen. Als Ursprung der Röntgenstrahlung wurde eine schwache blaue Quelle im Zentrum des Rings ausgemacht. Vermutlich handelt es sich dabei um ein Schwarzes Loch, das von einem Begleitstern umkreist wird. Etwa ein Jahr zuvor hatten andere Röntgenteleskope das Objekt während eines enormen Helligkeitsausbruchs entdeckt. Für einige Wochen leuchtete das Objekt dabei 10000-fach heller als heute.

Zur Zeit der eROSITA-Beobachtung hatte seine Helligkeit wieder deutlich abgenommen. Allerdings wurde ein kleiner Teil der Röntgenstrahlung auf der mehrere tausend Jahre dauernden Reise beim Durchqueren einer Staubwolke gestreut. Durch diesen Umweg erreicht uns diese Strahlung wie ein Echo nun ein Jahr nach dem hellen Ausbruch. Die zusätzliche Lichtlaufzeit verursacht den leuchtenden Ring, dessen Größe weiter zunehmen wird, bevor er durch seine abnehmende Helligkeit langsam verschwindet. In der Vergangenheit wurden bereits einige wenige solcher Röntgenringe beobachtet, die neu entdeckte Struktur ist jedoch die bei weitem größte dieser Art. Sie erscheint am Himmel mit einer Größe von mehr als zwei Vollmonddurchmessern. Dr. Georg Lamer vom AIP, der das Objekt in den eROSITA-Daten entdeckte, hebt dessen Bedeutung hervor: „Abgesehen von der spektakulären Schönheit des eROSITA-Bildes hat diese Entdeckung auch einen hohen wissenschaftlichen Wert: Die Beobachtung des Rings könnte zu einer sehr präzisen Entfernungsbestimmung zu dem Schwarzen Loch führen.“

eROSITA ist ein Röntgenteleskop, das von einem deutschen Konsortium unter der Leitung des MPE Garching gebaut wurde und eines der beiden Teleskope auf dem russisch-deutschen Satelliten Spektrum-Röntgen-Gamma (SRG). Der Satellit startete von Baikonur aus am 13. Juli 2019 erfolgreich auf einer Proton-M-Rakete. eROSITA wird mehrere Röntgenaufnahmen vom gesamten Himmel durchführen. Das AIP hat zum Datenreduktions-Softwaresystem beigetragen, wobei der Schwerpunkt auf der Lagebestimmung und der Quelldetektion lag. Das Institut lieferte auch Flughardware für die Filterräder der Kamera und die gesamte Ausrüstung des mechanischen Bodensegments für die Integration und die Tests des Röntgeninstruments.

 

Das energiereiche Universum, gesehen mit dem Röntgenteleskop eROSITA. Credit: Jeremy Sanders, Hermann Brunner and the eSASS team (MPE); Eugene Churazov, Marat Gilfanov (on behalf of IKI)

 

Pressemitteilung MPE

http://www.mpe.mpg.de/7463606/news20200619

Wissenschaftlicher Kontakt AIP

Dr. Axel Schwope, 0331 7499 232, aschwope@aip.de

Pressekontakt AIP

Sarah Hönig, 0331 7499 803, presse@aip.de

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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Vier neugeborene Exoplaneten von eigener Sonne gegrillt

Künstlerische Darstellung des extrasolaren Planetensystems um den Stern V1298 Tau. Credit: AIP/J. Fohlmeister

Vier neugeborene Exoplaneten von eigener Sonne gegrillt

11. Juni 2020. Ein Team des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat das Schicksal des jungen Sterns V1298 Tau und seiner vier Exoplaneten untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass diese k...

Junge Exoplaneten leben in einer riskanten Umgebung: Ihre Sterne erzeugen große Mengen energiereiche Röntgenstrahlung, typischerweise tausend- bis zehntausendmal mehr als unsere eigene Sonne. Diese Röntgenstrahlung kann die Atmosphäre von Exoplaneten erwärmen und manchmal sogar regelrecht wegkochen. Wie viel von der Atmosphäre eines Exoplaneten im Laufe der Zeit verdampft, hängt von den Eigenschaften des Planeten ab – seiner Masse, seiner Dichte und wie nahe er sich an seiner Sonne befindet. Aber wie sehr beeinflusst ein Stern, was über Milliarden von Jahren mit seinen Planeten passiert? Dies ist eine Frage, mit der sich Astronominnen und Astronomen des AIP in einem neuen Artikel befassen.

Dafür untersuchten sie das kürzlich entdeckte System mit vier Planeten um den jungen Stern mit Namen V1298 Tau. Der Zentralstern ist ungefähr so groß wie unsere Sonne. Allerdings ist er nur etwa 25 Millionen Jahre alt, was im Vergleich zur Sonne mit ihren 4,6 Milliarden Jahren sehr jung ist. Der Stern beherbergt zwei Planeten, beide ungefähr so groß wie Neptun, die ihn sehr nah umkreisen, sowie zwei weitere Planeten, etwas weiter entfernt, in Saturn-Größe. „Wir haben das Röntgenspektrum des Sterns mit dem Chandra-Weltraumteleskop beobachtet, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie stark er die Atmosphären seiner Planeten bestrahlt“, erklärt Katja Poppenhäger, Hauptautorin der Studie. Das Team bestimmte so das mögliche Schicksal der vier Exoplaneten. Wenn das Stern-Planeten-System älter wird, dreht sich der Stern immer langsamer um seine eigene Achse. Die Rotation des Sterns ist jedoch die treibende Kraft für das Magnetfeld des Sterns, welches wiederum seine Röntgenstrahlung verursacht. „Die Verdampfung der Exoplaneten hängt davon ab, wie sich die Rotation des Sterns in den nächsten Milliarden Jahren entwickelt. Je schneller die Rotation des Sterns abnimmt, desto weniger Atmosphäre geht den Planeten verloren“, sagt Laura Ketzer, Doktorandin am AIP und Co-Autorin der Studie, die ein öffentlich zugängliches Computerprogramm geschrieben hat, das die Entwicklung der Planeten im Laufe der Zeit berechnet.

Die Berechnungen zeigen, dass die beiden innersten Planeten des Systems ihre Gasatmosphäre vollständig verlieren und als felsige Kerne enden können, wenn die Rotation des Sterns im Laufe der Zeit wenig abnimmt, während der äußerste Planet weiterhin ein Gasriese bleibt. „Für den dritten Planeten hängt es entscheidend davon ab, wie schwer er ist, was wir noch nicht wissen. Die Größe von Exoplaneten können wir mit der Transit-Methode messen, aber die Bestimmung der Planetenmasse ist viel schwieriger“, erklärt Co-Autor Matthias Mallonn, der die Transiteigenschaften des Systems mithilfe von Beobachtungen mit dem STELLA-Teleskop des AIP neu bestimmt hat.

„Röntgenbeobachtungen von Sternen mit Planeten sind für uns ein zentrales Puzzleteil, um etwas über die langfristige Entwicklung der Atmosphären von Exoplaneten zu lernen“, schließt Katja Poppenhäger. „Ich freue mich besonders über die Möglichkeiten, die sich uns durch Beobachtungen mit dem Röntgenteleskop eROSITA in den nächsten Jahren eröffnen.“ Das zum Teil von AIP entwickelte eROSITA-Röntgenteleskop führt Beobachtungen des gesamten Himmels durch und liefert Röntgenstrahlungseigenschaften für Hunderte von Sternen mit Exoplaneten.

 

Wissenschaftlicher Kontakt:

Prof. Dr. Katja Poppenhäger, 0331 7499 521, kpoppenhaeger@aip.de

Pressekontakt:

Sarah Hönig, 0331 7499 803, presse@aip.de

Publikation:

https://doi.org/10.1093/mnras/staa1462

https://arxiv.org/abs/2005.10240

Verwendete Software:

https://github.com/lketzer/platypos/

 

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

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