Alex Wolszczan von Penn State, der 1992 die ersten Planeten entdeckte, die jemals außerhalb unseres Sonnensystems gefunden wurden, hat jetzt mit Maciej Konacki von Caltech den kleinsten Planeten entdeckt, der bisher in demselben weit entfernten Planetensystem entdeckt wurde. Eingebettet in eine ausgedehnte Wolke ionisierten Gases umkreist der neue Planet einen sich schnell drehenden Neutronenstern, den Pulsar. Die Entdeckung, die während einer Pressekonferenz bei einem Treffen über die Bildung und Entdeckung von Planeten in Aspen, Colorado, am 7. Februar bekannt gegeben wird, liefert eine erstaunlich vollständige Beschreibung des pulsaren Planetensystems und bestätigt, dass es bemerkenswert wie eine Version von halber Größe von ist unser eigenes Sonnensystem? obwohl der Stern, den diese Planeten umkreisen, ganz anders ist als unsere Sonne.
„Trotz der extremen Bedingungen, die zum Zeitpunkt der Entstehung dieser Planeten bestanden haben müssen, ist es der Natur gelungen, ein Planetensystem zu schaffen, das wie eine verkleinerte Kopie unseres eigenen inneren Sonnensystems aussieht“, berichtet Wolszczan. Der Stern im Zentrum dieses Systems ist ein Pulsar namens PSR B1257 + 12? der extrem dichte und kompakte Neutronenstern, der von einem massiven Stern übrig geblieben ist, der bei einer gewaltsamen Explosion in 1.500 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Jungfrau gestorben ist.
Wolszczan und seine Kollegen hatten zuvor drei terrestrische Planeten um den Pulsar entdeckt, deren Umlaufbahnen fast genau proportional zu den Abständen zwischen Merkur, Venus und Erde waren. Der neu entdeckte vierte Planet hat eine Umlaufbahn, die ungefähr sechsmal größer ist als die des dritten Planeten im System, was laut Konacki erstaunlich nahe an der durchschnittlichen Entfernung von unserer Sonne zum Asteroidengürtel unseres Sonnensystems liegt, die sich zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter befindet .
„Da unsere Beobachtungen eine mögliche Anwesenheit eines noch weiter entfernten, massiven Planeten oder von Planeten um den Pulsar praktisch ausschließen, ist es durchaus möglich, dass der winzige vierte Planet das größte Mitglied einer Wolke interplanetarischer Trümmer am äußeren Rand des Pulsars ist Planetensystem, ein Überbleibsel der ursprünglichen protoplanetaren Scheibe, die die drei inneren Planeten geschaffen hat “, erklärt Wolszczan. Der kleine Planet, etwa ein Fünftel der Masse von Pluto, kann in seinem Planetensystem dieselbe äußere Grenzposition einnehmen wie Pluto in unserem Sonnensystem. „Überraschenderweise ähnelt das Planetensystem um diesen Pulsar mehr unserem eigenen Sonnensystem als jedes extrasolare Planetensystem, das um einen sonnenähnlichen Stern entdeckt wurde“, sagt Konacki.
Vor fünfzehn Jahren, bevor Wolszczan die ersten extrasolaren Planeten entdeckte, hatten Astronomen nicht ernsthaft die Idee, dass Planeten um Pulsare überleben könnten, weil sie mit der unvorstellbaren Kraft der Strahlung und der Überreste ihres explodierenden Muttersterns gesprengt worden wären. Seitdem haben Wolszczan, Konacki und Kollegen nach und nach die Geheimnisse dieses Systems von Pulsarplaneten gelüftet und mithilfe des Arecibo-Radioteleskops in Puerto Rico Pulsar-Timing-Daten gesammelt und analysiert. "Mit dieser Entdeckung haben wir jetzt das Gefühl, dass die Grundinventur dieses Planetensystems abgeschlossen ist", sagt Wolszczan.
Diese Entdeckungen waren möglich, weil sich Pulsare, insbesondere solche mit dem schnellsten Spin, wie sehr genaue Uhren verhalten. „Die Stabilität der Wiederholungsrate der Pulsarimpulse ist im Vergleich zur Präzision der besten von Menschen konstruierten Atomuhren günstig“, erklärt Konacki. Messungen der Pulsankunftszeiten, Pulsar-Timing genannt, bieten Astronomen eine äußerst präzise Methode zur Untersuchung der Physik von Pulsaren und zur Erfassung der Phänomene, die in der Umgebung eines Pulsars auftreten.
„Ein Pulsarwackeln aufgrund von umlaufenden Planeten äußert sich in Variationen der Pulsankunftszeiten, genau wie ein Sternwackeln mit dem bekannten Doppler-Effekt erkennbar ist, der von optischen Astronomen so erfolgreich eingesetzt wird, um Planeten um nahegelegene Sterne anhand der Verschiebungen ihres Spektrals zu identifizieren Linien “, erklärt Wolszczan. "Ein wichtiger Vorteil der fantastischen Stabilität der Pulsaruhren, die eine Genauigkeit von mehr als einer Millionstel Sekunde erreichen, besteht darin, dass wir mit dieser Methode Planeten mit Massen bis hinunter zu denen großer Asteroiden erkennen können."
Die bloße Existenz der Pulsarplaneten könnte überzeugende Beweise dafür sein, dass sich Erdmassenplaneten genauso leicht bilden wie die Gasriesen, von denen bekannt ist, dass sie um mehr als 5 Prozent der nahe gelegenen sonnenähnlichen Sterne existieren. Wolszczan sagt jedoch: „Die Botschaft der Pulsarplaneten könnte ebenso gut sein, dass die Bildung erdähnlicher Planeten besondere Bedingungen erfordert, was solche Planeten zu einer Seltenheit macht. Zum Beispiel gibt es zunehmend Hinweise darauf, dass eine nahegelegene Supernova-Explosion eine wichtige Rolle bei der Entstehung unseres Sonnensystems gespielt haben könnte. “ Zukünftige Weltraumobservatorien, darunter die Missionen Kepler und Space Interferometry sowie der Terrestrial Planet Finder, werden eine entscheidende Rolle bei der Unterscheidung zwischen diesen grundlegenden Alternativen spielen.
