In den letzten 21 Jahren hat das Hubble-Weltraumteleskop eine Menge Daten gesammelt, wobei das Hubble-Archivzentrum für jede Woche im Leben des Teleskops etwa 18 DVDs füllte. Mit verbesserten Data-Mining-Techniken hat eine intensive Neuanalyse der HST-Bilder aus dem Jahr 1998 einige verborgene Schätze aufgedeckt: bisher unentdeckte extrasolare Planeten.
Wissenschaftler sagen, dass diese Entdeckung dazu beiträgt, eine neue Methode für die Planetenjagd unter Verwendung archivierter Hubble-Daten zu beweisen. Durch das Erkennen der zusätzlichen Exoplaneten in den Hubble-Daten können frühere Orbitalbewegungsdaten mit neueren Beobachtungen verglichen werden.
Wie haben Astronomen die bisher nicht sichtbaren Exoplaneten entdeckt und können die verwendeten Methoden auf andere HST-Datensätze angewendet werden?
Dies ist nicht das erste Mal, dass versteckte Exoplaneten in HST-Daten entdeckt wurden. 2009 stellte David Lafreniere von der Universität Montreal versteckte Exoplanetendaten in Hubble-Bildern von HR 8799 wieder her. Die untersuchten HST-Bilder von Lafreniere wurden 1998 mit der Nahinfrarotkamera aufgenommen und Multi-Object Spectrometer (NICMOS). Der äußerste Planet, der HR 8799 umkreist, wurde identifiziert und demonstrierte die Leistungsfähigkeit einer neuen Datenverarbeitungstechnik, mit der schwache Planeten aus dem Schein ihres Zentralsterns herausgeholt werden konnten.
Es ist jetzt bekannt, dass vier Riesenplaneten HR 8799 umkreisen. Die ersten drei wurden 2007/2008 in Nahinfrarotbildern entdeckt, die mit Instrumenten am W.M. Keck Observatory und das Gemini North Teleskop von Christian Marois vom National Research Council in Kanada. 2010 entdeckten Marois und sein Team einen vierten, innersten Planeten. Was das HR 8799-System so einzigartig macht, ist, dass es das einzige Multi-Exoplaneten-Sternensystem ist, das direkt abgebildet wurde.
Die neue Analyse von Remi Soummer vom Space Telescope Science Institute hat alle drei äußeren Planeten gefunden. Leider befindet sich der vierte, innerste Planet in der Nähe von HR 8799 und kann aufgrund der Verschleierung durch den NICMOS-Koronagraph, der das Licht des Zentralsterns blockiert, nicht abgebildet werden.
Wenn Astronomen Exoplaneten untersuchen, indem sie sie direkt abbilden, untersuchen sie Bilder, die mehrere Jahre auseinander liegen - ähnlich wie Methoden, mit denen Pluto und andere Zwergplaneten in unserem Sonnensystem wie Eris gefunden werden. Das Verständnis der Umlaufbahnen in einem Mehrplanetensystem ist von entscheidender Bedeutung, da massive Planeten die Umlaufbahnen ihrer Nachbarplaneten im System beeinflussen können. „Aus den Hubble-Bildern können wir die Form ihrer Umlaufbahnen bestimmen, was Einblick in die Systemstabilität, die Planetenmassen und -exzentrizitäten sowie in die Neigung des Systems gibt“, sagt Soummer.
Die Untersuchung erschweren die extrem langen Umlaufbahnen der drei äußeren Planeten, die ungefähr 100, 200 bzw. 400 Jahre betragen. Die langen Umlaufzeiten erfordern viel Zeit, um genügend Bewegung für Astronomen zum Lernen zu erzeugen. In diesem Fall hilft jedoch die zusätzliche Zeitspanne aus den Hubble-Daten erheblich. "Das Archiv hat uns jetzt 10 Jahre Wissenschaft beschert", sagt Soummer. „Ohne diese Daten hätten wir noch ein Jahrzehnt warten müssen. Es sind 10 Jahre Wissenschaft kostenlos. "
In Anbetracht seiner Umlaufzeit von 400 Jahren hat der äußerste Planet in den letzten zehn Jahren seine Position kaum verändert. "Aber wenn wir zum nächsten inneren Planeten gehen, sehen wir eine kleine Umlaufbahn, und auf dem dritten inneren Planeten sehen wir tatsächlich viel Bewegung", fügte Soummer hinzu.
Bei der Analyse der ursprünglichen HST-Daten standen die Methoden zum Nachweis von Exoplaneten wie den umlaufenden HR 8799 nicht zur Verfügung. Techniken zum Subtrahieren des Lichts von einem Wirtsstern hinterließen immer noch Restlicht, das die schwachen Exoplaneten übertönte. Soummer und sein Team haben die bisherigen Methoden verbessert und über vierhundert Bilder aus über 10 Jahren NICMOS-Beobachtungen verwendet.
Zu den Verbesserungen gegenüber der vorherigen Technik gehörten die Erhöhung des Kontrasts und die Minimierung des restlichen Sternenlichts. Soummer und sein Team haben auch die Beugungsspitzen erfolgreich entfernt, ein Phänomen, unter dem Amateur- und professionelle Teleskop-Bildgebungssysteme leiden. Mit den verbesserten Techniken konnten Soummer und sein Team zwei der schwachen inneren Planeten von HR 8799 sehen, die etwa 1 / 100.000stel der Helligkeit des Wirtssterns im Infrarot entsprechen.
Soummer hat Pläne, als nächstes 400 weitere Sterne im NICMOS-Archiv mit derselben Technik zu analysieren, was die Leistungsfähigkeit des Hubble-Weltraumteleskop-Datenarchivs demonstriert. Wie viele weitere Exoplaneten entdeckt werden, ist unklar.
Das Auffinden dieser neuen Exoplaneten zeigt, dass Hubbles Daten auch dann noch weiterleben, wenn das HST nicht mehr funktioniert, und Wissenschaftler sich jahrelang auf Hubbles Enthüllungen verlassen werden, wenn sie weiterhin versuchen, den Kosmos zu verstehen.
Quelle: Hubble Space Telescope Mission Updates
