Kaum beachteter Sternhaufen könnte bei der Suche nach erdähnlichen Planeten helfen

Eine lockere Ansammlung von Sternen, die seit mehr als 180 Jahren bekannt ist, aber nie zuvor genau untersucht wurde, hat sich als ein wichtiges neues Werkzeug herausgestellt, um die Entwicklung sonnenähnlicher Sterne zu verstehen und die Suche nach erdähnlichen Planeten zu unterstützen. „Wir haben entdeckt, dass ein bislang unbeachteter offener Sternhaufen, der etwas jünger als unsere Sonne ist, vielversprechend für den Gebrauch als ein Standardmaß in der fundamentalen stellaren Astrophysik ist“, sagte Jason T. Wright, ein Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysiker an der Penn State University, der die Forschungsarbeit erdachte und anregte.

Die erste Abhandlung von Wrights Forschungsteam über den Sternhaufen, der als Ruprecht 147 oder NGC 6774 bekannt ist, wurde zur Veröffentlichung beim Astronomical Journal eingereicht. Das Teammitglied Jason Curtis, ein Doktorand an Wrights Labor, leitete die Arbeit für diese Studie und wird das Projekt des Teams später im Rahmen des „17. Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun“ in Barcelona (Spanien) präsentieren.

Bei der Suche nach Planeten mit erdähnlicher Masse und einer Umlaufbahn, die flüssiges Wasser auf der Oberfläche erlaubt, suchen Astronomen oft in der Umgebung von Sternen, die die Masse der Sonne besitzen oder kleiner sind. „Der Sternhaufen Ruprecht 147 ist sehr ungewöhnlich und aus astrophysikalischer Sicht sehr wichtig, weil er nah an der Erde liegt und seine Sterne mehr dem Alter der Sonne entsprechen, als es bei den Sternen in allen anderen nahen Sternhaufen der Fall ist“, sagte Wright. „Erstmals haben wir jetzt ein nützliches Labor, in dem wir nach solchen hellen Sternen suchen und sie analysieren können, deren Masse und Alter mit der Sonne vergleichbar sind. Wenn wir Planeten um sonnenähnliche und geringmassige Sterne entdecken, werden wir in der Lage sein zu interpretieren, wie alt diese Sterne sind, indem wir sie mit den Sternen in diesem Sternhaufen vergleichen.

Wrights Team hat gezeigt, dass Ruprecht 147 etwa 800 bis 1.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist – damit ist er nah und hell genug, um in spätsommerlichen Nächten mit einem Fernglas im Sternbild Sagittarius (Schütze) beobachtet zu werden. „Alle anderen nahen Sternhaufen, die von Astronomen studiert werden, enthalten Sterne, welche viel jünger als die Sonne sind, und alle mit älteren Sternen liegen mehr als 3.000 Lichtjahre entfernt. Daher stellt dieser Sternhaufen, der zugleich alt und nah ist, eine einzigartige Möglichkeit bereit“, sagte Wright. Obwohl er am Himmel relativ groß zu sein scheint, kann der Sternhaufen schwer zu beobachten sein, weil er nicht sehr kompakt ist und sich in der dichtesten, hellsten Region zwischen der Erde und dem Zentrum der Milchstraßen-Galaxie befindet.

Ruprecht 147 ist am Himmel deutlich größer als die meisten Objekte, die von Astronomen untersucht werden. Deswegen musste Wrights Team einige spezialisierte Weitwinkelkameras verwenden – darunter die am MMT-Teleskop in Arizona und am Canada-France-Hawaii Telescope auf dem Mauna Kea (Hawaii) -, um die vielen Sterne des Sternhaufens in das Blickfeld zu bekommen. „Sogar mit diesen Weitwinkelkameras mussten wir Mosaikbilder erstellen, um den gesamten Sternhaufen zu erfassen und schnelle Schnappschüsse zu machen, so dass wir die hellsten Sterne nicht überbelichten“, sagte Wright. „Die meisten modernen Teleskope wurden nicht für so helle und nahe Sternhaufen konzipiert.“

Als das Objekt im Jahr 1830 zuerst von dem britischen Astronomen John Herschel entdeckt wurde, beschrieb er es als „einen sehr großen Raum voller lockerer, zerstreuter Sterne“. Danach fügte er ihn in den „General Catalog of astronomical objects“ ein, den er auf Basis der Beobachtungen seines Vaters William Herschel erstellte. „Der Sternhaufen wurde in den 1960er Jahren von Jaroslav Ruprecht wiederentdeckt, wodurch er seinen aktuellen Namen erhielt, aber bis jetzt schenkte ihm kein Astronom besondere Aufmerksamkeit, wahrscheinlich weil viele vermuteten, dass er ein Asterismus sei – eine zufällige Ausrichtung nicht zusammenhängender Sterne“, sagte Wright.

Die Arbeit von Wrights Team hat erstmals bewiesen, dass der Sternhaufen Ruprecht 147 in astronomischen Maßstäben nur ein wenig jünger als die Sonne ist. Die Sterne in Ruprecht 147 sind etwa 2,5 Milliarden Jahre alt – oder halb so alt wie die Sonne – und die Sonne war in diesem Alter, als auf der Erde zum ersten Mal mehrzelliges Leben erschien.

Mit den anfänglichen Beobachtungen des Teams wurden auch die Entfernung zu Ruprecht 147 und die Richtungen und Geschwindigkeiten seiner Sterne gemessen, um zu verifizieren, dass sie sich gemeinsam in drei Dimensionen durch den Raum bewegen und sich im selben Winkel von der Erde entfernen. Diese Beobachtungen bestätigen, dass diese Sterne Mitglieder eines richtigen Sternhaufens sind und nicht nur ein zufälliges Muster am Himmel. Wrights Team hat bereits 100 Sterne als Mitglieder des Sternhaufens identifiziert und arbeitet daran, weitere zu finden.

Wright sagte, dass der Großteil der Arbeit für diese Anfangsstudie von Jason Curtis als Teil seiner Doktorarbeit durchgeführt worden sei. Die Arbeit von Curtis umfasste Beobachtungen mit dem Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) und dem Keck-Teleskop auf Hawaii, sowie dem Lick Observatory in Kalifornien und dem MMT Observatory in Arizona.

„Dieses Projekt ist aufregend für mich als Doktorand, weil es mir die Möglichkeit gibt, die neuesten astronomischen Methoden und Instrumente zu verwenden, um einen Sternhaufen zu erforschen, der nie zuvor in diesem Ausmaß untersucht wurde“, sagte Curtis. „Dieses Projekt hat mir Erfahrung in gebräuchlichen, grundlegenden Methoden der astronomischen Beobachtung und Analyse gegeben, aber es öffnet auch neue Türen zu modernster astrophysikalischer Forschung.“ Für weitere Studien beteiligt sich Curtis an Beobachtungen mit dem Magellan-Teleskop in Chile und dem Chandra X-Ray Telescope der NASA.

An der ersten wissenschaftlichen Abhandlung des Teams haben neben Wright und Curtis noch andere Autoren mitgearbeitet: Angie Wolfgang von der University of California in Santa Cruz, John Brewer von der Yale University und John Asher Johnson vom California Institute of Technology. Die National Science Foundation stellte finanzielle Unterstützung für diese Forschungsarbeit bereit.

„Unser Projekt mit diesem wichtigen Sternhaufen fängt gerade erst an“, sagte Wright. „Letztendlich wird es uns nahegelegene Sterne mit einer sonnenähnlichen Masse finden lassen, um bei der Jagd nach erdähnlichen Planeten zu helfen und die Modelle zu testen und zu verbessern, welche von Astronomen benutzt werden, um die Entwicklung von Sternen zu verstehen, unsere eigene Sonne eingeschlossen.“

Quelle: http://live.psu.edu/story/60170

(THK)