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Astronomie+Physik

Fette Beute für Planetenjäger: Immer häufiger entdecken Astronomen Planeten außerhalb des Sonnensystems

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Eines der wenigen Bilder eines extrasolaren Planeten schossen Ralph Neuhäuser und seine Kollegen im Juni 2004 mit dem Very Large Telescope (VLT) in Chile. Die Aufnahme zeigt den etwa 400 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern GQ Lupi (a) und seinem planetaren Begleiter (b). (Bild: ESO)
Die Anzahl der entdeckten Planeten außerhalb des Sonnensystems steigt beständig. Bislang konzentrierten sich die Methoden auf schwere, heiße Gasplaneten, die leichter zu entdecken sind als kleinere Himmelskörper. Mit ausgefeilten Techniken suchen Astronomen nun aber auch nach leichten, erdähnlichen Himmelskörpern, auf denen es vielleicht Leben gibt. Erst vor wenigen Wochen gelang es, damit einen leichten kalten Planeten nachzuweisen.

Ein fernes Himmelsobjekt sorgte für irdische Schlagzeilen: Ein internationales Astronomenteam berichtete erst vor wenigen Wochen von der Entdeckung eines potenziellen Planeten, der nur ungefähr 5,5-mal so schwer ist wie die Erde. OGLE-2005-BLG-390Lb, so sein kryptischer Name, ist ein Exot unter den bisher bekannten so genannten Exoplaneten: Er ist wahrscheinlich der leichteste und hält auf seinem Orbit einen großen Abstand zu seinem Zentralgestirn. Damit gehört er zu den festen Himmelskörpern, auf denen es Leben geben könnte – sofern Leben überhaupt außerhalb der Erde existiert.

Bei den meisten der über 170 Exoplaneten, die Teleskope in den vergangenen zehn Jahren aufgespürt hatten, handelt es sich dagegen um gewaltige heiße Gasriesen ähnlich dem Jupiter. Sie umkreisen ihr Zentralgestirn in engen Bahnen und können meistens nur indirekt nachgewiesen werden.

Die am meisten verbreitete Methode dazu ist die so genannte Radial-Geschwindigkeits-Methode. Dabei wird ausgenutzt, dass ein Planet mit seiner Gravitationskraft an seinem Gestirn wackelt. Das verändert die Eigenschaften der Strahlung, die der Stern aussendet, in charakteristischer Weise. „Damit kann man nur Planeten dicht bei ihren Sternen entdecken, die mehr als 10-mal schwerer sind als die Erde. Leichtere Planeten auf größeren Umlaufbahnen wackeln einfach nicht stark genug an ihren Sternen“, erklärt der Exoplanetenforscher Ralph Neuhäuser, Direktor des Astrophysikalischen Instituts der Universität Jena und Leiter der Universitäts-Sternwarte, im Gespräch mit ddp.

Daneben gibt es noch andere Nachweistechniken für die extrasolaren Sternenbegleiter. Neuhäuser und sein Team beispielsweise fotografierten 2004 einen schweren Exoplaneten direkt mit einer Infrarotkamera am Very Large Telescope (VLT) in Chile. Eine solche direkte Beobachtung war jedoch nur möglich, weil es sich um einen jungen Planeten handelte, der genügend Infrarotstrahlung abstrahlte. Ältere Planeten wie die meisten bekannten Gasriesen und OGLE-2005-BLG-390Lb leuchten nicht stark genug für ein Foto.

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Bislang gibt es nur eine einzige, relativ junge Technik, mit der Exoplanetenjäger keine Gasriesen, sondern Leichtgewichte aufspüren können: die Gravitations-Mikrolinsen-Methode, mit der neben OGLE-2005-BLG-390Lb noch zwei weitere extrasolare Planeten gefunden wurden. Sie beruht auf einem physikalischen Effekt, den Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie beschrieb: Zwei Sterne, ein so genannter Quellstern und ein Linsenstern, sind daran beteiligt. Zieht der Linsenstern auf seinem Weg durch die Galaxis von der Erde aus gesehen vor dem Quellstern vorbei, so verstärkt er kurzzeitig dessen Licht. Erreicht er genau die Mitte des Quellsterns, ist die Verstärkung am größten. Nachdem die stellare Linse die Quelle vollständig passiert hat, erscheint der Quellstern wieder in seiner gewohnten Helligkeit.

Für irdische Teleskope ist der Linsenstern zwar unsichtbar, jedoch können sie beobachten, wie der Quellstern zuerst heller und dann wieder dunkler erscheint. Hat nun der Linsenstern einen planetaren Begleiter, so macht sich das durch ein kurzes zusätzliches Aufblitzen, eine kleine Spitze in der Helligkeitsverteilung des Quellsterns bemerkbar. Aus diesem Helligkeitsunterschied kann die Masse des Kompagnons bestimmt werden.

Damit könnten leichte Planeten gefunden werden, die ihren Stern auf größeren Bahnen umkreisen und sehr weit weg von der Erde sind, sagt Neuhäuser. Er räumt allerdings auch große Unsicherheiten der Methode ein: Astronomen beobachten hier nur Helligkeitsunterschiede und schließen daraus auf die Masse des Planeten. Darin steckt allerdings die Annahme, dass der Linsenstern 0,2-mal soviel wie die Sonne wiegt. Das trifft zwar auf viele Sterne zu, messen kann man die Masse des unsichtbaren Linsensterns jedoch nicht. „Aber nur wenn diese Schätzung der Masse wirklich stimmt, ist auch die Planetenmasse richtig“, gibt der Exoplantenforscher zu Bedenken, der sich mit seinen Kollegen aus Jena nicht an der Gravitations-Mikrolinsen-Methode beteiligt.

Obwohl der Planetenstatus von OGLE-2005-BLG-390Lb also nicht unumstritten ist, wecken Exoplaneten mit Massen ähnlich der Erdmasse besonders großes Interesse. Sollte es nämlich Leben außerhalb des Sonnensystems geben, sind eben diese Exoplaneten heiße Kandidaten dafür. Für die Suche nach erdähnlichen Objekten müssen die Astronomen jedoch nicht zwangläufig auf Gravitations-Mikrolinsen zurückgreifen. In Zukunft sollen hochpräzise Interferometer − optische Instrumente mit sehr hoher Auflösung − dafür entwickelt werden, erklärt Ralph Neuhäuser.

Auch Weltraummissionen werden künftig nach den Sternentrabanten Ausschau halten: Schon dieses Jahr soll der Satellit COROT der französischen Raumfahrtbehörde CNES auf die Suche nach Exoplaneten gehen. Zukünftige Projekte wie der für das Jahr 2011 geplante ESA-Satellit GAIA oder die 2008 startende Nasa-Sonde Kepler könnten noch mehr extrasolare Begleiter aufspüren, unter ihnen vielleicht auch solche mit Wasservorkommen.

ddp/wissenschaft.de – Anna-Lena Gehrmann
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