Exoplanet Beta Pictoris d entdeckt: Der blasseste je direkt abgebildete Planet

Astronomen haben im System Beta Pictoris einen dritten Planeten entdeckt. Der Gasriese ist der blasseste Exoplanet, der je direkt von der Erde aus beobachtet wurde – und er versteckte sich elf Jahre lang in Archivdaten.

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Ein internationales Forscherteam hat im Sternsystem Beta Pictoris einen dritten Planeten aufgespürt – und das ausgerechnet in Daten, die seit über einem Jahrzehnt in den Archiven schlummerten. Der Gasriese mit dem Namen Beta Pictoris d umkreist seinen Stern in etwa 63 Lichtjahren Entfernung und ist der blasseste Exoplanet, der jemals direkt von der Erde aus abgebildet wurde. Mit einer Masse von ungefähr 2,4 Jupitermassen gehört er zugleich zu den masseärmsten Exoplaneten, die direkt vom Boden aus beobachtet wurden.

Entdeckt wurde der Planet eher zufällig, wie Ben Sutlieff von der University of Edinburgh betont: „Das war eine glückliche Entdeckung. Wir wollten ursprünglich einen bekannten Planeten im System, Beta Pictoris b, genauer untersuchen, um zu sehen, wie er sich im Laufe der Zeit verändert.“ Bei der Analyse von Aufnahmen des ERIS-Instruments am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) stieß das Team auf eine unerwartete Lichtquelle. Kollege Markus Bonse von der ESO erinnert sich an den Moment: „‚Da ist noch etwas; hast du es gesehen?‘“

Die Forscher griffen auf Archivdaten des SPHERE-Instruments am VLT sowie auf Aufnahmen der NIRCam des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) zurück. Dort fanden sie Hinweise auf den Planeten, der sich rund elf Jahre lang in den Daten versteckt hatte. Unabhängig davon bestätigte ein Team um Aidan Gibbs von der University of California in San Diego die Existenz des Planeten mithilfe von Infrarotdaten des JWST. „Wir haben nicht nach einem neuen Planeten gesucht. Wir wollten einen verstehen, von dem wir bereits wussten, dass es ihn gibt. Dann tauchte dieses verräterische Signal in den Daten auf, wo wir es nicht erwartet hatten“, sagt Gibbs.

Das JWST-Team nutzte die Instrumente NIRSpec und MIRI und wies den Planeten über molekulare Fingerabdrücke nach. In der Atmosphäre von Beta Pictoris d fanden sich Methan, Kohlenmonoxid und Wasserdampf. Damit ist der Planet der erste, der mithilfe von moderat aufgelöstem Spektral-Template-Matching entdeckt wurde. Jean-Baptiste Ruffio von der UC San Diego beschreibt die Herausforderung: „Es gab eine unerwartete helle Lichtquelle in der Integral-Field-Unit-Bildgebung, aber wir haben gelernt, hellen Flecken in Bildern nicht zu trauen. Sie können instrumentelle Artefakte oder andere Strukturen in der Trümmerscheibe sein. Indem wir gleichzeitig mit dem Bild ein Spektrum aufnahmen, konnten wir unseren Verdacht schnell bestätigen.“

Beta Pictoris d ist etwa hundertmal blasser als der bereits bekannte Planet Beta Pictoris b. Die beiden anderen Planeten im System, Beta Pictoris b und c, sind jeweils etwa zehnmal so massereich wie Jupiter. Damit ist Beta Pictoris nach HR 8799 erst das zweite System, in dem mehr als zwei Planeten direkt abgebildet wurden.

Der Stern Beta Pictoris ist mit etwa 20 Millionen Jahren relativ jung – die Sonne ist mit rund 4,6 Milliarden Jahren deutlich älter. Einige Quellen, darunter eine NASA-Mitteilung, geben das Alter des Sterns mit etwa 23 Millionen Jahren an. Der neu entdeckte Planet umkreist seinen Stern in einer Entfernung von etwa 26 Astronomischen Einheiten (AU) und benötigt für einen Umlauf rund 91 Jahre. Seine effektive Temperatur liegt bei etwa 600 Kelvin, das entspricht rund 327 Grad Celsius.

Allerdings sind die Orbitdaten nicht eindeutig: Während das VLT-Team eine große Halbachse von nahe 26 AU vorschlägt, deuten die Webb-Daten auf eine Entfernung von mehr als 30 AU hin. Möglicherweise könnte Beta Pictoris d auch die scharfe innere Kante der Trümmerscheibe um den Stern erklären.

Jayne Birkby von der University of Oxford kommentiert die Entdeckung mit einem Augenzwinkern: „Planet d hat offenbar über ein Jahrzehnt lang Verstecken mit uns gespielt, und erst jetzt können wir sagen: ‚Gefunden!‘“ Die beiden Studien erscheinen am selben Tag in The Astrophysical Journal Letters.