1 Direkte Beobachtung
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1 1 Direkte Beobachtung Die direkte Beobachtung von substellaren Begleitern ist heute bereits möglich. Braune Zwerge können im IR unter Einsatz von Speckle Technik bzw. Adaptiver Optik (AO) nahe am Stern detektiert werden (siehe Kapitel 3). Die direkte Detektion der substellaren Begleiter ist von großer Bedeutung. Kann das Objekt aufgelöst werden, so ist eine weitere Untersuchung des Objektes möglich, z.B. kann ein Spektrum aufgenommen werden. Substellare Begleiter planetarer Masse können heute noch nicht direkt abgebildet werden. Im Optischen ist die vom Planeten kommende Strahlung nur reflektiertes Sternenlicht. Steht ein Planet mit Radius RBegleiter im Abstand aBegleiter so gilt: FBegleiter RBegleiter ∝ FStern aBegleiter 2 (1) Für den Planeten Jupiter wäre das Verhältnis 10−9 . In 5 pc Abstand hätte er einen Winkelabstand von ca. 100 zur Sonne und dennoch könnten wir ihn mit einem Teleskop der 10m Klasse nicht detektieren (1.22λ/D = 13 mas bei 500 nm). Das Signal des Planeten ist deutlich kleiner als das Photonenrauschen des Sterns in 100 Winkelabstand. Im IR sieht die Situation schon besser aus. Hier beträgt der Helligkeitsunterschied nur noch ca. 10−4 . Dass auch alte Planeten noch IR Strahlung emittieren sieht man an Jupiter, der mehr Strahlung emittiert als er von der Sonne erhält. Die Chance, substellare Begleiter direkt zu beobachten, ist deshalb im IR am größten. Wegen des großen Helligkeitsunterschieds Begleiter/Stern bei geringem Abstand zum Stern setzt man verschiedene Techniken ein, um den Begleiter dennoch neben dem Stern abbilden zu können. Koronographen sind an Großteleskopen bereits im Einsatz. Dabei wird das Sternscheibchen mit entsprechenden Blenden abgedeckt. So können engere Begleiter leichter neben dem Stern ausgemacht werden. Durch Erweiterung der AO Technik kann das Restlicht des Sterns (Halo) an der Position des Begleiters verringert werden. Das Sternlicht trifft bei AO Systemen auf einen verformbaren Spiegel bevor es auf den Detektor fällt. Mit diesem Spiegel wird die Korrektur des Seeing erreicht. Durch eine spezielle Verformung des Spiegels kann nun Sternlicht von unterschiedlichen Stellen des Spiegels an der Position des Begleiters destruktiv zur Interferenz gebracht werden. So wird der Begleiter leichter sichtbar. Den gleichen Effekt nutzt man in der ’Dark Speckle’ Technik aus. Durch die sich ständig ändernden Luftzellen in der Atmosphäre ändert sich auch die optische Weglänge des Lichts in der Atmosphäre. In kurzen Zeitintervallen (∼1ms) passiert es immer wieder, dass Sternenlicht an der Stelle des Begleiters destruktiv interferiert. Schließlich ist noch das ’Nulling’ zu erwähnen. Hier wird das Sternenlicht von mehreren Teleskopen so überlagert, dass es ebenfalls durch Interferenz ausgelöscht wird. Die Bedingung für destruktive Interferenz ist nur für die Position des Sterns gültig. Objekte in geringer Winkeldistanz zum Stern werden deshalb nicht ausgelöscht. So kann ein enger Begleiter gefunden werden, in dem man den hellen Stern gewissermasen ’ausschaltet’. Die direkte Abbildung von braunen Zwergen neben ihrem Stern ist heute bereits möglich. Planeten dagegen konnten bisher noch nicht direkt detektiert werden. (v. Markus Mugrauer)
