Wie kommt es, dass wir nahe Galaxien sehen können, aber TRAPPIST-1 nicht sehen können?

Wie haben wir Teleskope, die stark genug sind, um nahe Galaxien wie Andromeda (M31) zu sehen, aber nicht in der Lage sind, TRAPPIST-1 oder die anderen Exoplaneten in seinem Sonnensystem im Detail zu sehen, wenn TRAPPIST-1 nur 39 Lichtjahre entfernt ist?

Sie brauchen kein Teleskop, um M31 zu sehen. Sie hat eine scheinbare Helligkeit von 3,4, was bedeutet, dass sie mit bloßem Auge gut sichtbar ist, vielleicht sogar in Städten. Der Grund dafür ist, dass die Andromeda-Galaxie etwa eine Billion Sterne umfasst, die zusammen etwa 26 Milliarden Mal so viel sichtbare Strahlung aussenden wie die Sonne.

Vergleichen Sie das mit TRAPPIST-1 (dem Stern, nicht den Planeten). Dies ist ein extrem schwacher Stern, ungefähr so ​​klein und schwach, wie Sterne nur sein können. TRAPPIST-1 hat eine scheinbare Helligkeit von 18,8, was bedeutet, dass es nur für die leistungsstärksten Teleskope zugänglich ist. Sie emittiert etwa 1/260000 der sichtbaren Strahlung, die von der Sonne emittiert wird. Eine andere Sichtweise: Andromeda emittiert etwa 7 Billiarden ($7\times10^{15}$) mehr Licht als TRAPPIST-1.

In Bezug auf die Beobachtung der Exoplaneten, die diesen Stern umkreisen, umkreist der am weitesten entfernte Exoplanet TRAPPIST-1 mit einem Radius von etwa 0,063 astronomischen Einheiten. Bei einer Entfernung von 39,5 Lichtjahren bedeutet dies einen maximalen Abstand von 0,005 Bogensekunden zwischen dem Stern und dem Exoplaneten. Die Auflösung des Hubble-Weltraumteleskops beträgt etwa 0,1 Bogensekunden. TRAPPIST-1 und alle sieben seiner Exoplaneten würden sich in einem einzigen Pixel auflösen.

Trappist-1 ist schwer zu erkennen, da er nicht sehr groß ist. Tatsächlich ist es so klein (~11% des Radius und ~8% der Masse der Sonne), dass es, wenn es weniger massiv wäre, keine Fusion unterstützen könnte!

Außerdem ist das menschliche Auge nicht sehr gut darin, einen Großteil des EM-Spektrums zu sehen. Es emittiert also nicht viel sichtbares Licht, ABER wir können Werkzeuge bauen, um das Infrarotlicht zu erkennen, das Trappist-1 abgibt.

Galaxien hingegen sind groß. Sehr groß. Tatsächlich so groß, dass sie irgendwo in der Größenordnung von 100 Milliarden Sternen enthalten! Und von diesen Sternen sind fast alle heller als Trappist-1.

Wir sehen diese Galaxien also nicht wirklich im absoluten Detail, aber da sie so viel größer sind, können wir „Feinheiten“ auf Sternebene sehen

In den letzten Jahren konnten Astronomen einige Exoplaneten sehen (in ihren Worten „direkt abbilden“). Dies ist einer von denen:

Wir haben bisher etwa 2000 Exoplaneten gefunden , aber bis 2017 konnten wir nur 22 davon direkt abbilden. Die meisten Exoplaneten werden mit indirekten Methoden gefunden (z. B. durch Messen der Helligkeit des Sterns im Laufe der Zeit, wenn es zu einem regelmäßigen Einbruch kommt). Helligkeit, die bedeuten kann, dass ein Planet vor dem Stern vorbeigezogen ist).

Es ist schwierig, einen Exoplaneten direkt abzubilden.

• Planeten sind sehr klein im Vergleich zu Sternen,
• Sie sind viel weniger hell als Sterne,
• und sie sind (von weitem betrachtet) ihrem Stern sehr nahe.

Im Bild oben sehen Sie einen „Heiligenschein“ um den Stern. Dies ist ein optischer Effekt: Das Licht des Sterns wird auf einen größeren Durchmesser verschmiert, als es sein sollte. Für viele Exoplaneten bedeutet dies, dass der Planet in diesem Halo verloren geht.

Das kleinste Objekt, das Sie in einem Teleskop sehen können, wird durch die Winkelauflösung eines Teleskops bestimmt. Die meisten Planeten sind ihren Sternen so nahe, dass sie unter der Winkelauflösung selbst der größten Teleskope liegen.

Wir haben spektakuläre Bilder von nahen Galaxien, weil sie wirklich groß sind. Dies ist die Andromeda-Galaxie im Vergleich zum Mond: