Exoplaneten in der Nachbarschaft
Die Entdeckungsgeschichte der Exoplaneten verläuft geradezu explosiv. In den letzten zwanzig Jahren ist eine Flut solcher Objekte entdeckt worden. Inzwischen werden sogar Satelliten in den Weltraum geschickt, deren einzige Aufgabe es ist, nach solchen fremden Welten zu suchen. Und immer mehr erkennen wir: Unsere Galaxis ist offenbar übersäht von Sternen mit Planetensystemen. Dabei können wir heute nur die größten unter ihnen beobachten – und natürlich auch nur die in unserer eigenen Milchstraße. Die Zahl der bekannten Sternen-Trabanten liegt nun im Tausender-Bereich. Was viele noch vor einem Jahrzehnt für unmöglich hielten: Die Entstehung von Planetensystemen scheint für sonnenähnliche Sterne der Normalfall zu sein. Noch können wir die Exoplaneten meist allerdings nicht direkt “sehen”. Es gibt nur sehr erste wenige Aufnahmen von Exoplaneten im optischen Bereich, da die Reflexion des Lichts ihres Zentralgestirns zu schwach für unsere Sensoren ist. So sind indirekte Methoden für den Planetenjäger heute noch das Übliche.
Heute gibt es drei wichtige Methoden der Suche und Analyse von Exoplaneten. Bei der sogenannten Transitmethode läuft der Stern, von der Erde aus betrachtet, direkt über dessen Oberfläche. Erkennbar macht er sich durch periodische Schwankungen in der Helligkeit des Muttersterns. Für den Astronomen an irdischen Teleskopen ist dieser Spezialfall besonders attraktiv. Dann nämlich besteht die Möglichkeit, diese Veränderungen im optischen und im infraroten Spektrum detailgenau zu analysieren und im Randbereich der Abdunkelung spektroskopisch zu zerlegen. Damit lässt sich sogar etwas über die Zusammensetzung der Atmosphäre des so „sichtbaren“ dunklen Flecks, also des Planeten, in Erfahrung bringen, sofern diese existiert.
Transits lassen sich auch mit Weltraum-Missionen erfassen, nicht so die Radialgeschwindigkeitsmessung, die derzeit nur von irdischen Teleskopen möglich ist. Der Astronomen vermisst damit die minimalen Bahnschwankungen eines Sterns, ausgelöst durch die Gravitation des Planeten. Der Stellarphysiker kann aus diesen Daten die Masse des umlaufenden Planeten errechnen. Der Planet selbst ist dabei aber nicht sichtbar. Es handelt sich dabei um eine „indirekte“, wenn auch eindeutige Beobachtung. Limitierung ist, dass unsere Messinstrumente die extrem schwachen Abweichungen nicht tief in den Weltraum hinein messen können. Nur Planeten in recht naher Umgebung zur Sonne sind so zu erfassen, konkret sagt der Experte in aller Vorsicht: für erdähnliche Planeten mit einem Massebereich, der deutlich kleiner als Jupiter ist, reichen unsere Instrumente heute bis in eine Größenordnung von zweihundert Lichtjahren hinaus. Im Vergleich: Die Ausdehnung der Scheibe unserer Milchstraße misst 200.000 Lichtjahre.
Viel weiter hinaus in den Kosmos können Astrophysiker Exoplaneten mit der neuesten dafür erschlossenen Methode vermessen, mit dem sogenannten Microlensing, das in der Astronomie zuerst für die Beobachtung weit entfernter Galaxien bekannt war, inzwischen aber auch für die Exoplanetenforschung zum Einsatz kommt. Man beobachtet dabei nicht das Licht des Muttersterns eines Exoplaneten, sondern das Licht eines besonders lichtstarken Himmelsobjekts – von der Erde aus betrachtet direkt hinter diesem Stern. Er kann das Licht des Muttersterns sogar überstrahlen. Das Licht dieses Hintergrundsterns wird aber durch die Gravitation des davor vorbei laufenden Muttersterns verstärkt, und diese Verstärkung ist messbar – und sogar die zusätzliche kleine Verstärkung, die vom Gravitationsfeld des Exoplaneten ausgelöst wird. Sowohl der Mutterstern als auch der Exoplanet fungieren also als Einsteinsche Gravitationslinse.
Der Jagd nach Exoplaneten gehen weltweit inzwischen zahllose Astrophysiker nach, die nicht nur an terrestrischen Teleskopen arbeiten, sondern auch große Datenberge mit speziell für die Suche nach dunklen Sterntrabanten ausgelegten Raumfahrt-Teleskopen auswerten. Mehr zur Weltraum-gestützten Forschung in diesem Bereich folgt demnächst.
Anmerkung: Bei diesem Text handelt es sich um eine bearbeitete Fassung des oben präsentierten Videos.
