Planetentransit GJ436b

GJ436b ist ein Roter Zwerg im Löwen der von einem Exoplaneten aus der Klasse der heißen Neptune umrundet wird. Die Periode ist 2,644 Tage. Ein Transit Dauer nur 62 min und die Amplitude beträgt nur 0,009mag. 

Normalerweise messe ich Exoplaneten mit so kleiner Amplitude und so kurzer Periode nicht. Für ein klares Signal müssen so viele Bilder gemittelt werden, das ein ausreichend genaues Timing nicht möglich ist.
In der Septemberausgabe von SuW fand sich jedoch ein Artikel der diesen Exoplaneten interessant macht. Dort wurde von der Entdeckung eines gigantischen Kometenschweifs berichtet der im UV die Helligkeit fast halbiert. Die Beobachtung erfolgte mit dem HST auf der Lyman-Linie bei 121nm, die für irdische Beobachter unerreichbar ist. Ehrenreich et.al. maßen den Beginn der Lichtabschwächung schon 2 Stunden vor dem Beginn des Transits (http://hubblesite.org/pubinfo/pdf/2015/17/pdf.pdf). Bei einer Transitdauer von einer Stunde wäre bei einer Passage der Scheibenmitte der Schweif mehr als vier mal so groß wie der ganze Stern. Das kann natürlich nicht sein. Tatsächlich passiert der Exoplanet nur den Rand der Sternenscheibe.

Die Halbierung der Helligkeit lässt trotzdem einen sterngroßen Schweif vermuten, da der Schweif bei 121nm nicht völlig opak sein kann. Die Absorption entsteht durch dissoziiertes Wasser das von GJ436b abgegeben wird. Ein Exoplanet der einen so großen Schweif ausbildet, muss eine sehr ausgedehnte Atmosphäre besitzen. Wie in jeder ausgedehnte Atmosphäre sollte es auch bei GJ436b eine Rayleigh-Streuung geben. Die Wassermoleküle streuen bevorzugt kurze Wellenlängen. Ausgehend von diesen Überlegungen wurde ein Versuch gestartet, die Atmosphäre dieses Exoplaneten nachzuweisen.
Bei den ersten Experimenten wurde mit einem Binoansatz das Licht des 80cm Spiegels geteilt und auf 2 SW-Kameras geleitet, die jeweils mit einem Rotfilter und einem Wratten 47 UV-Filter versehen waren.  Trotz mehrere Anläufe gab es kein klares Ergebnis. Die Chips und die Ausleuchtung im Bino haben einen eigenen Einfluss auf die jeweilige Kurve. Bei einem so winzigen Signal übersteigen die Störungen die akzeptablen Toleranzen. In einem 2 Anlauf wurde eine Kamera mit Farbchip verwendet. Unregelmäßigkeiten im System betreffen nun Rot-, Grün- und Blaukanal gleichzeitig und kürzen sich auf die Weise weg. Die restlichen Fehler wurden über die Statistik erschlagen. Es wurden je 116 Bilder zu 8 Sekunden gemittelt. Dabei kamen für den Transit in Rot und Blau nur 5 Messpunkte heraus. 

Beim Vergleich der Kurven von Rot und Blau, fällt die Kippung der blauen Kurve auf. Dies entspricht den Erwartungen. Hier ist die Rayleigh-Streuung unserer irdischen Atmosphäre zu sehen. Während des Transits änderte der Zielstern den Horizontabstand und damit den Lichtweg durch die Luft. Zielstern und Vergleichsstern besitzen unterschiedliche Spektralklassen und werden daher von der Streuung der Erdatmosphäre unterschiedlich beeinflusst.

Nach dem Ausgleich der Kippung ist tatsächlich eine etwas stärkere Absorption im Blau zu erkennen.

Bei nur 5 Stützpunkten befindet sich auch noch Signal aus den Kurvenflanken in den Messpunkten. Es wurde daher auch nochmal eine Statistik mit 8 Messpunkten angefertigt. Das Signal ist nun weniger glatt, aber dafür lässt sich der Einfluss der Sternatmosphäre besser abschätzen. Die Amplitude ist im Blau etwa 20% größer als im roten Bereich.

Beachtenswert ist der deutlich fließendere Übergang im blauen Bereich, der durch die unscharfe Kante der Sternatmosphäre erklärt werden könnte.

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