OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment)

Entdeckungsmethoden für Exoplaneten
Sternbedeckungen und Gravitational Microlensing
Wiederholung:
Eine in der Zukunft erfolgversprechende Methode zur Beobachtung von Exoplaneten
stellt die optische Interferometrie dar. Nur ist dieses Verfahren technisch extrem
aufwendig (kohärente Vereinigung der Lichtwege einer Vielzahl von Einzelteleskopen)
und kompliziert. Bis heute konnten interferometrisch noch keine Exoplaneten
direkt beobachtet werden. Das Verfahren läßt sich aber zum indirekten Nachweis mittels
Präzesionsastrometrie einsetzen.
Bis heute (25.10.2011) wurden offiziell 570 Planetensysteme mit insgesamt 694
Planeten entdeckt. Davon optisch 8 sicher aufgelöst und 3 fragliche Kandidaten ...
Exoplanetenentdeckungen bei Sternbedeckungen durch den Mond?
Der Mond bedeckt regelmäßig bei seinem Weg über den Himmel Sterne:
Für einen Beobachter am Fernrohr verschwindet der
Stern plötzlich am Mondrand. Der Grund dafür liegt
darin, daß der Stern quasi punktförmig ist.
Beobachtet man das Verschwinden des Sterns mit sehr
hoher zeitlicher Auflösung photometrisch, dann erfolgt
das „Verschwinden“ nicht mehr plötzlich, sondern man
erkennt ein Beugungsmuster, in dem Informationen über
den scheinbaren Winkeldurchmesser des Sterns stecken.
Ein Exoplanet nahe dem Stern führt
zu einer geringfügigen Modifikation
des Beugungsmusters.
Hochaufgelöste IR- Beugungslichtkurven
einer typischen Sternbedeckung
Bedeckungsgeschwindigkeit: 0.43“ /s
Punktquelle bei 2.2 µm (IR K-Band, monochromatisch)
Punktquelle bei 2.2 µm (Breitbandfilter)
Punktquelle bei 3.4 µm (Breitbandfilter)
Punktquelle bei 3.4 µm (Breitbandfilter) + 2 Komponenten
mit einem Abstand von -0.05“ und +0.005“ Abstand und
einer Helligkeit 1/10 und 1/50 des Hauptsterns
e) Differenzbild c – d mit Position der Komponenten
Technische Voraussetzungen und Realisierung
1. Helligkeitsunterschied zwischen Begleiter und Mutterstern sollte möglichst gering
sein (~5 ... 10 m) -> IR-Beobachtungen
2. Die notwendige hohe zeitliche Auflösung (ms-Bereich) erfordert große FernrohrÖffnungen (6 bis 10 m –Klasse)
3. Die Komponenten müssen einen Mindestabstand vom Mutterstern von ~0.01“
besitzen (die Grenze ergibt sich aus der Beherrschung der Szintillation)
Die Detektierung von Exoplaneten bei nahen Sternen bei lunaren Okkultationen
erscheint möglich, ist aber technisch sehr anspruchsvoll.
 Besser: Weltraumteleskope: „Mond-Sternkoronograph“
- keine atmosphärischen Störungen des Beugungsmusters
- durch günstige Relativgeschwindigkeit kann die Bedeckung
zeitlich „gedehnt“ werden
Bis heute (2011) ist noch kein Nachweis eines Exoplaneten bekannt geworden
Gravitational Microlensing
Albert Einstein: Die Allgemeine Relativitätstheorie impliziert, daß eine Masse einen
Lichtstrahl ablenkt ... (1916)
1919: A.S.Eddington: ja, das ist so!
Einstein wird schlagartig weltberühmt ...
Am Sonnenrand beträgt die Abweichung zur „wahren“ Position 1.745“ (~1/2000°)
 1 Cent-Münze aus 1 km Entfernung betrachtet
Nachweis eines Schwarzen Lochs durch Microlensing
Starke Verstärkung der
Helligkeit eines Hintergrundsterns beim
Vorübergang eines
(unsichtbaren) Black holes
Das Verfahren wurde zur
Suche nach MACHO‘s
entwickelt
Beispiel für ein Mikrogravitationslinsenereignisses
Mikrogravitationslinse OGLE 2003-BLG-235/MOA 2003-BLG-53Lb an der Position RA =
18:05:16.35 DEC = -28:53:42.0 (J2000.0)
Typische Lichtkurve eines Mikrogravitationslinsenereignisses
Asymmetrie entsteht durch den Parallaxeneffekt (Bewegung Erde um die Sonne)
Ungestörte Gravitationslinsen-Lichtkurve
Ein Gravitationslinsenereignis zieht sich i.d.R. über mehrere Monate hin
Es handelt sich um ein einmaliges Ereignis (keine Verifikation möglich)
Man muß extrem viele Sterne beobachten, um ein solches Ereignis überhaupt
entdecken zu können
Solange Sterne auflösbar sind (z.B. benachbarte Galaxien), kann man auch MikroGravitationslinsenereignisse beobachten
Wirkungen eines Begleiters auf die Lichtkurve...
Exoplanet: OGLE-2005 BLG-390
Was kann man alles aus einer Mikrogravitationslinsen-Lichtkurve
herauslesen?
• Betrag der Eigenbewegung der Gravitationslinse - bestimmt Zeitskala des Ereignisses
• Masseverhältnis Hauptstern / Begleiter über die Zeitskala des „Peaks“
• Projizierter Abstand Hauptstern / Begleiter
OGLE-2005 BLG-390 b
Masse ~ 5 Erdmassen
Umlaufszeit ~ 1ß0Jahre
Entfernung ~ 2.6 AU
Temperatur ~ -220° C
Gesteinsplanet
Mutterstern „Roter Zwerg“
Masse ~ 1/5 Sonnenmassen
Helligkeit 15.7 m
Entfernung ~21000 Lj
Microlensing Surveys
1. Die Wahrscheinlichkeit, daß zwei Sterne zu einem gegebenen Zeitpunkt genau in
Sichtlinie stehen, ist extrem gering (1:Million in Richtung galakt. Zentrum)
2. d.h. man muß dichte Sternfelder mit vielen Millionen Sternen über lange Zeiträume
photometrisch überwachen - Automatisierte Suchprogramme
Es gibt z.Z. mehrere große Beobachtungskampagnen, die nach Mikrolinsenereignisse
sichen, z.B.
OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment)
Las Campanas Obser.
(Uni Warschau)
1.3 m Spiegel
1.5° Sternfeld
CCD Mosaik Camera
OGLE - Ergebnisse
Felder: Galaktisches Zentrum, Magellansche Wolken
7 Kuiper Belt Objects
6 extrasolare Planeten durch Mikrolinsenereignisse
(darunter wahrscheinlich ein free floater)
8 extrasolare Planeten durch Transits ...
Von Amateuren entdeckte Exoplaneten
15 000 Lj entfernt / ~ 3 Jupitermassen
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