Verborgene Objekte im Weltraum in der Nähe von acht hellen Sternen entdeckt
Durch die Kombination von Daten des Gaia-Teleskops der ESA und des GRAVITY-Instruments der ESO haben Wissenschaftler zum ersten Mal "versteckte" Objekte in der Nähe von acht Sternen gefunden.
Sicherlich haben Sie schon einmal versucht, ein schwaches Lichtelement zu fotografieren, aber wenn Sie sich in der Nähe einer anderen helleren Lichtquelle (z. B. eines Leuchtturms) befanden, war Ihr Bild ein totaler Fehlschlag, weil Sie nur ein einziges helles Glühen sehen konnten. Das ist genau das gleiche Problem, mit dem Astronomen konfrontiert sind, die kleine, schwache Sterne oder Planeten in der Nähe eines hellen Sterns verfolgen.
Um das Problem zu lösen, begann ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Thomas Winterhalder, Wissenschaftler an der Europäischen Südsternwarte (ESO), begann mit der Untersuchung des vom Gaia(Weltraumteleskop der ESA) erstellten Katalogs, der Hunderttausende von Sternen auflistet, bei denen der Verdacht besteht, dass sie einen Begleiter haben.
Durch die Kombination von Daten des ESA-Weltraumteleskops Gaia mit dem GRAVITY-Instrument der ESO auf der Erde ist es Wissenschaftlern gelungen, die ersten Anzeichen von Licht von den dunklen Begleitern von acht zuvor unsichtbaren hellen Sternen einzufangen, so die ESA.
Interferometrische Technik
In Gaias Katalog der Sternbahnen hat das Team acht Sterne identifiziert, die von GRAVITY, dem fortschrittlichen Nahinfrarot-Interferometer auf dem Very Large Telescope der ESO in Cerro Paranal, Chile, beobachtet werden sollen. GRAVITY kombiniert Infrarotlicht von verschiedenen Teleskopen, um kleine Details in schwachen Objekten zu erfassen, eine Technik, die Interferometrie genannt wird.
"Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, das Bild eines schwachen Begleiters einzufangen, selbst wenn er sehr nahe an seinem hellen Wirtsstern kreist", erklärt Thomas. "Diese Leistung unterstreicht die bemerkenswerte Synergie zwischen Gaia und GRAVITY. Nur Gaia kann Systeme identifizieren, die so kompakt sind, dass sie einen Stern und einen 'versteckten' Begleiter beherbergen, und dann kann GRAVITY das Bild des kleineren, schwächeren Objekts mit noch nie dagewesener Präzision aufnehmen", sagte er.
Gefährten der Sterne, die verborgen blieben
Dank des außergewöhnlich scharfen und empfindlichen "Auges" von GRAVITY konnte das Team die Lichtsignale von acht Begleitern aufzeichnen, von denen sieben bisher unbekannt waren. Drei der Begleiter sind sehr kleine und schwache Sterne, während die anderen fünf braune Zwerge sind. Sie sind Himmelsobjekte, die zwischen Planeten und Sternen liegen: massereicher als die schwersten Planeten, aber leichter und schwächer als die leichtesten Sterne.
Einer der in dieser Studie entdeckten braunen Zwerge umkreist seinen Wirtsstern in der gleichen Entfernung wie die Erde von der Sonne. Dies ist das erste Mal, dass ein Brauner Zwerg direkt so nahe an seinem Wirtsstern eingefangen werden kann.
Die kleinen Begleiter, die sich aus den Beobachtungen von Gaia ableiten lassen, befinden sich in der Regel in kleinen Abstandswinkeln von einigen Dutzend Millisekunden Bogenlänge, was in etwa der Größe einer Euro-Münze aus einer Entfernung von 100 Kilometern entspricht.
"Bei unseren Beobachtungen wirken die Daten von Gaia wie eine Art Signal", fährt Thomas fort. "Der Teil des Himmels, den wir mit GRAVITY sehen können, ist sehr klein, also müssen wir wissen, wo wir hinschauen müssen. Gaias unübertroffen präzise Messungen der Bewegungen und Positionen der Sterne sind unerlässlich, um unser GRAVITY-Instrument in die richtige Richtung am Himmel zu lenken", sagt er.
Gaia und GRAVITY bilden zusammen ein großartiges Team
Die Komplementarität von Gaia und GRAVITY geht über die Verwendung der Gaia-Daten zur Planung von Folgebeobachtungen und zur Ermöglichung von Entdeckungen hinaus. Durch die Kombination der beiden Datensätze waren die Wissenschaftler in der Lage, die einzelnen Himmelsobjekte separat zu "wiegen" und zwischen der Masse des Wirtssterns und der seines jeweiligen Begleiters zu unterscheiden.
GRAVITY maß auch den Kontrast zwischen dem Begleitstern und dem Wirtsstern bei verschiedenen Wellenlängen im Infraroten. In Kombination mit Massenschätzungen ermöglichte dieses Wissen dem Team eine Abschätzung des Alters der Begleiter. Überraschenderweise erwiesen sich zwei der Braunen Zwerge als weniger leuchtkräftig als angesichts ihrer Größe und ihres Alters zu erwarten gewesen wäre. Eine mögliche Erklärung dafür könnte sein, dass die Zwerge selbst einen noch kleineren Begleiter hatten.
Auf der Jagd nach Exoplaneten
In einer früheren Studie haben Astronomen Daten von Gaia und einem anderen bodengestützten Observatorium verwendet, um Bilder eines riesigen gasförmigen Exoplaneten zu erhalten. Dieser Planet umkreist seinen Wirtsstern in einer Entfernung, die etwa dem 17-fachen des Abstands zwischen Erde und Sonne entspricht, und bildet damit einen Winkel am Himmel ab, der deutlich größer ist als der typische Abstand von Begleitern, die von GRAVITY in diesem neuen Ergebnis fotografiert wurden.
"Die Fähigkeit, kleine Bewegungen von nahen Paaren am Himmel zu erkennen, ist einzigartig für die Gaia-Mission. Der nächste Katalog, der als Teil der vierten Datenfreigabe (DR4) verfügbar sein wird, wird eine noch reichhaltigere Sammlung von Sternen mit potenziell kleineren Begleitern enthalten", kommentiert Johannes Sahlmann, ESA-Wissenschaftler. "Dieses Ergebnis eröffnet neue Wege bei der Suche nach Planeten in unserer Galaxie und verspricht, uns einen Blick auf neue, weit entfernte Welten zu geben", sagte er.
Quellenhinweis:
Winterhalder, T. O. et al. Combining Gaia and GRAVITY: Characterising five new directly detected substellar companions. Astronomy & Astrophysics, 2024.