Neuer Exoplanet – wer ist der Entdecker?

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… aber nicht einfacher
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“Ein gemütlicher Felsbrocken”, so titelt die Süddeutsche Zeitung von heute (3. Februar, online hier), und berichtet von der Entdeckung des Exoplaneten GJ 667Cc – eine so genannte Supererde und damit per Definition massereicher als unser Heimatplanet, aber möglicherweise durchaus mit flüssigem Wasser, sprich: mit Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Aber wird da wirklich über die Entdeckung berichtet? Das ist weit weniger klar und betrifft unter anderem ein deutlich allgemeineres Problem der Art und Weise, wie Wissenschaftler ihre Ergebnisse heutzutage veröffentlichen.

Die Meldung in der Süddeutschen bezieht sich auf einen gerade bei der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters akzeptierten Artikel, nämlich “A planetary system around the nearby M dwarf GJ 667C with at least one super-Earth in its habitable zone” von Guillem Anglada-Escudé et al., den man als E-Print (also als elektronischen Vorabdruck) hier nachlesen kann, elektronisch auf dem “arXiv”, dem wahrscheinlich wichtigsten Sammelplatz für solche “elektronischen Vorabdrucke” hinterlegt am 2. Februar 2011. Dort wird die Entdeckung des Planeten GJ 667Cc vermeldet, mit einer Umlaufzeit von 28 Tagen und mindestens (und wahrscheinlich nicht viel mehr) als 4,5 Erdmassen. Der Auswertung nach, und das macht den Artikel so interessant, befindet sich der Planet mit ziemlicher Sicherheit in der “habitablen Zone” des Sterns, grob gesagt: dort wo flüssiges Wasser existieren kann. Die Autoren sprechen von “the super-Earth candidate most securely detected within the liquid water habitable zone of another star”, also dem bislang sichersten Kandidaten für eine Supererde, die sich in der habitablen Zone (definiert über flüssiges Wasser) eines anderen Sternes befindet.

Kurz zur Nomenklatur: GJ 667C ist der dritte Stern in einem Dreifachsystem (daher der Großbuchstabe C), und das System trägt in der von Wilhelm Gliese und Hartmut Jahreiß (GJ) publizierten Ergänzung zum Gliese-Katalog (einem Katalog sonnennaher Sterne bis rund 70 Lichtjahre Entfernung) die Nummer 667. Die Planeten eines Sterns tragen den Sternnamen plus einen zusätzlichen Kleinbuchstaben, angefangen mit b und dann alphabetisch immer weiter. Dies hier ist der zweite bekannte Planet des Sterns, also insgesamt: GJ 667Cc. (Dieser Nomenklatur nach wäre die Erde wohl “Sonne b”.)

Nun gibt es da allerdings noch einen weiteren Fachartikel, derzeit nur als E-Print erhältlich: “The HARPS search for southern extra-solar planets XXXI. The M-dwarf sample” von Xavier Bonfils und seinen Kollegen, online hier verfügbar. Dessen letzte dort hinterlegte Version stammt immerhin vom 23. November 2011. Der Fachartikel ist bei der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics, kurz A & A, eingereicht, aber zumindest laut der Angabe auf dem E-Print (und dem Eintrag in der Astronomie-Datenbank ADS) noch nicht akzeptiert.

Bonfils, Forscher an der Universität Grenoble, gehört zu der Gruppe um Michel Mayor von der Universität Genf, die mit dem Spektrografen HARPS (3,6 m-Teleskop der ESO am La Silla-Observatorium in Chile) eines der erfolgreichsten, wahrscheinlich sogar das erfolgreichste Suchprogramm für Exoplaneten durchführt. Die Gruppe nutzt HARPS übrigens nicht nur als Gast (wie in der Astronomie ja durchaus üblich), sondern hat HARPS entwickelt und gebaut.

Der Artikel von Bonfils et al. ist, wie der Name schon andeutet, ein Zwischenbericht einer Suche nach Exoplaneten um M-Sterne, also um rote Zwerge – relativ kühle Sterne, die häufigste Sternsorte in unserer weiteren kosmischen Nachbarschaft. Auf den insgesamt 77 Seiten des Artikels wird gleich eine ganze Reihe von Exoplaneten untersucht, unter anderem eben zwei des Sterns GJ 667C.

An dieser Stelle noch einen Schritt zurück: Bei all dieser Forschung geht es darum, festzustellen, wie sich die Geschwindigkeit des Sterns aufgrund umlaufender Planeten fast unmerklich ändert (“Radialgeschwindigkeitsmethode”). Aus dem Muster dieser Änderung kann man die Umlaufzeit des Planeten abschätzen (im einfachsten Fall: mit dieser Periode wiederholt sich das Muster). Man kann auch abschätzen, wieviel Masse der Planet besitzt (je mehr Masse, umso stärker zerrt der Planet an seinem Mutterstern). Bei mehr als einem Planeten wird es schwieriger, denn dann gilt es die kombinierten Einflüsse mehrerer Planeten auseinanderzuhalten, zumal Beobachtungsdaten ja immer auch Störeinflüsse beinhalten. Aber auch das lässt sich bewältigen, und Bonfils et al. identifizieren in dem System zwei Planeten: GJ 667Cb mit einer Umlaufzeit von nur 7,2 Tagen und einer Masse von mindestens (und wahrscheinlich nicht viel mehr als) 5,9 Erdmassen, und GJ 667Cc mit einer Umlaufzeit von 28 Tagen und einer Masse von mindestens (und wahrscheinlich nicht viel mehr als) 3,4 Erdmassen. Für diesen letzten Planeten fügen die Forscher hinzu: “This candidate receives about 90% the amount of light received by Earth
in our Solar System and we speculate the planet is a habitable can[d]idate”, sprich: der Planet bekommt rund 90% soviel Sonnenlicht ab wie die Erde und könnte daher bewohnbar sein. Für Details wird auf eine noch unveröffentlichte Arbeit “Delafosse et al. in preparation” verwiesen.

Eine Zwischenbemerkung, die gleich noch wichtig wird: Die neun in dem Artikel vorgestellten Planeten, inklusive GJ 667Cc werden im Abstract als “already announced by our group” bezeichnet. Die Referenz für GJ 667Cc ist aber die schon erwähnte unveröffentlichte Arbeit “Delafosse et al. in preparation”; dies ist also wohl tatsächlich die erste Erwähnung von GJ 667Cc durch die HARPS-Gruppe.

So, nun aber: Wer hat den Planeten GJ 667Cc entdeckt?

Bonfils und Kollegen haben den Nachweis dieses Planeten als erste als E-Print veröffentlicht. Aber Anglada-Escudé et al. waren offenbar die ersten, deren Artikel von einer Fachzeitschrift nach dem obligatorischen “Peer Review”, der (in der Regel anonymen) Begutachtung durch Fachkollegen, zur Veröffentlichung akzeptiert wurde.

Damit erst einmal zur Frage E-Print versus akzeptierter Artikel.

Man kann argumentieren, dass Bonfils und Kollegen die Entdecker sind, denn sie haben den Nachweis als erste veröffentlicht im Sinne von: der wissenschaftlichen Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Tatsächlich dürften heute die meisten Astronomen eher selten richtige Fachzeitschriftenartikel in die Hand nehmen. Meist (es gibt Ausnahmen) findet man neue Artikel zuerst in der Abteilung astro-ph des ArXiv, und liest sie dann gleich in elektronischer Form.

Man kann aber auch argumentieren, dass erst die akzeptierte Version des Artikels, die die Prüfung des Peer Review hinter sich gebracht hat, die definitive Version ist, und dass das, was zählt, das Datum dieser Akzeptanz zur richtigen Veröffentlichung ist.

Ich selbst tendiere ganz klar zu ersterem: Wenn man die Priorität so definieren will, dass Forscher daran gehindert werden, sich mit fremden Federn zu schmücken, dann ist es sinnvoll, die E-Print-Erstveröffentlichung als maßgeblich zu nehmen. Das gilt sicherlich mehr noch als in der beobachtenden Astronomie, wo sich ja im Zweifelsfalle immer noch durch Beobachtungsprotokolle nachweisen ließe, wer wann was beobachtet hat, z.B. für die theoretische Physik oder in der Mathematik; in diesen Fächern wäre es deutlich einfacher, sich eine bereits als E-Print veröffentlichte Idee anzueignen und dann zu versuchen, damit die eigentliche Hürde, nämlich die der begutachteten Veröffentlichung, als erster zu nehmen.

Als zusätzliche Komplikation kommt hinzu, dass es durchaus unterschiedliche Gepflogenheiten dazu gibt, wann man einen E-Print veröffentlicht. Einige Forscher stellen die E-Print-Version ins Netz, sobald der Artikeltext fertig ist, selbst wenn er dann gerade erst zur Veröffentlichung eingereicht ist (oder sogar erst noch wird). Andere stellen den E-Print erst ein, wenn der Artikel bereits akzeptiert ist; so haben es auch Anglada-Escudé und Kollegen in diesem Fall gemacht. Wer sich zur Klärung der Priorität auf das Veröffentlichungsdatum des Preprints beruft, benachteiligt also, solange sich “E-Print sofort bei Fertigstellung!” noch nicht eingebürgert hat, gerade die vorsichtigen und sorgfältigen Kollegen – und das ist natürlich auch nicht recht fair.

Mit der Prioritätsfrage hängt lose auch die Frage zusammen, ob/wie man E-Prints zitieren sollte oder gar muss. Dass ein Wissenschaftler tunlichst relevante veröffentlichten Arbeiten zitieren sollte, zumal, wenn sie für die delikate Frage, wer was als erster entdeckt oder beschrieben hat, versteht sich von selbst. Aber gilt das auch für Arbeiten, die zum Einreichungszeitpunkt zwar als E-Print veröffentlicht, aber noch von keiner Fachzeitschrift zitiert sind? Da scheiden sich die Geister. Tatsache ist: E-Prints werden gelesen und für die eigene wissenschaftliche Arbeit genutzt. E-Prints werden in vielen veröffentlichten Artikeln zitiert, auch in Astronomie und Astrophysik (vgl. hier).

Ich habe andererseits gehört, dass E-Prints, die noch nicht zur Veröffentlichung akzeptiert sind, in einigen Fachzeitschriften nicht zitiert werden dürfen. (Kennt jemand konkrete Beispiele dafür?) Und bei den Astronomenkollegen, die ich dazu befragt habe, gehen die Meinungen auseinander. Für einige ist es selbstverständlich, auch relevante Preprints zu zitieren. Andere erzählen, sie würden dann meist den entsprechenden Autor kontaktieren, und dann einige man sich zumeist darauf, sich gegenseitig zu zitieren oder es ganz zu lassen.

Soweit zu den allgemeinen Überlegungen, die mich vor allem auch deswegen interessieren, weil ich gerade an der Vorbereitung einer Pressemitteilung in einem ähnlich gelagerten Fall beteiligt bin, in dem die Frage der Priorität bei einer Gruppe mit erstveröffentlichtem E-Print und einer Gruppe mit dem ersten zur Veröffentlichung akzeptierten Artikel eine Rolle spielt. Ich verlinke die Pressemitteilung, sobald sie veröffentlicht ist, hier.

Zurück zu Bonfils vs. Anglada-Escudé: In diesem speziellen Fall geht die Verquickung der beiden Entdecker-Artikel noch deutlich weiter. Die HARPS-Daten wurden laut dem Artikel von Bonfils et al. zwischen dem 11. Februar 2003 und dem 1. April 2009 aufgenommen. Mit ESO-Instrumenten aufgenommene Daten stehen zunächst exklusiv den Forschern zur Verfügung, die die Beobachtungen vorgenommen hatten; nach Ablauf eines gewissen Zeitraums, typischer Weise einem Jahr, sind die Daten dann in den Archiven der ESO öffentlich zugänglich.

In dem Artikel von Anglada-Escudé wird eine Neuauswertung der HARPS-Daten vorgenommen, die die Gruppe um Mayor (also die Ko-Autoren des Artikels von Bonfils et al.) aufgenommen hatten; diese Daten wurden freilich um einige weitere Daten (des Keck-Teleskops und des Magellan-Teleskops) ergänzt.

Die Frage, ob man E-Prints zitieren muss oder nicht, stellt sich in Bezug auf den Artikel von Anglada-Escudé et al. gar nicht – der E-Print von Bonfils et al. wird dort selbstverständlich an prominenter Stelle genannt, allerdings, Zitat, so beschrieben: “Also recently, Bonfils et al. (2011) reported the detection of a plausible signal with P [approximately] 28 days similar to one of the candidates we report here. However, no detailed analysis nor any data were provided therein.”

Das ist eine weitere interessante Frage: Reicht es für die Entdeckung aus, die Tatsache der Entdeckung bekannt zu geben? Oder muss man alle Daten und Details mitliefern?

Klar sollte sein: Bei der einfachen Behauptung darf es nicht bleiben. Ein Extrembeispiel: Dass Fermat in seiner berühmten Randnotiz erwähnt, für den heute nach ihm benannten Großen Fermatschen Satz einen einfachen Beweis gefunden zu haben, macht ihn noch nicht zum Entdecker des ersten Beweises für eben diesen Satz – wenn man sich anschaut, wieviele extrem fortschrittlichen und Fermat nicht bekannten Werkzeuge Andrew Wiles heranziehen musste, um 1993-1994 den ersten dokumentierten Beweis für den Satz zu erbringen, erscheint es extrem unwahrscheinlich, dass Fermat selbst ein Beweis gelungen sein könnte, seiner eigenen Behauptung zum Trotz.

Wie es bei Bonfils et al. in dieser Hinsicht steht, kann ich nicht abschließend beurteilen. Nachdem die Autoren in ihrem Paper aussagen, nur bereits beschriebene (“already announced”) Planeten würden hier analysiert, für die Details allerdings nur auf eine noch unveröffentlichte Arbeit (“Delafosse et al. in preparation”), gehe ich davon aus, dass die Dokumentation hier tatsächlich nicht so vollständig ist, wie in einem herkömmlichen Entdeckungs-Artikel üblich. Andererseits sind natürlich sowohl die Rohdaten (eben die HARPS-Daten, die ja auch Anglada-Escudé et al. verwenden) als auch die grundlegende Methode verfügbar, und zur Perioden-Analyse und den dazugehörigen Tests werden diverse Diagramme und Tabellen präsentiert. Der Fall ist also durchaus anders gelagert als bei Fermat. Es gibt keinen Grund zu bezweifeln, dass die Gruppe tatsächlich einigermaßen vernünftig ausgewertet hat – zumal die Periode ja direkt mit dem Ergebnis von Anglada-Escudé übereinstimmt und die Masse im gleichen Bereich liegt, wenn die Werte auch nicht ganu dieselben sind.

Alles in allem ein durchaus verwickelter Fall. Und nach dem, was ich hier wiedergegeben habe, sollte klar sein, was man auf alle Fälle in der Berichterstattung nicht tun sollte – nämlich alle Details beiseitewischen und die ganze Geschichte darauf verkürzen, Anglada-Escudé und Kollegen hätten einen neuen (durchaus interessanten!) Planeten entdeckt. Leider geschieht genau das in der Meldung in der Süddeutschen, und die zugehörige Pressemitteilung der Universität Göttingen präsentiert die Geschichte genau so übervereinfacht.

In der Pressemitteilung der Carnegie-Institution, deren Forscher ebenfalls maßgeblich beteiligt waren (unter anderem war Anglada-Escudé zum Entdeckungszeitpunkt an dieser Institution)  klingen die Vorarbeiten zwar ganz leicht an: Dort ist explizit von “public data” der ESO-Teleskope die Rede, und zumindest GJ 667Cb wird als beobachtet, aber nie veröffentlicht beschrieben – dort zählen E-Prints also offenbar nicht! Aber z.B. in der Berichterstattung von ABC News sind wir wieder bei der simplen Entdecker-Story; dort wird Anglada-Escudé sogar mit der Aussage zitiert, die HARPS-Gruppe hätte den Stern vor drei Jahren beobachtet, aber den Planeten dabei übersehen. Seltsam.

In Time Magazine ist auch nur von der Entdeckung die Rede; Spuren der Komplikationen kann man dort allenfalls in ein Anglada-Escudé-Zitat mit betonter Erwähnung eines “refereed journal” (dort allerdings falsch umgeschrieben als “referred journal”) hineinlesen. Durch etwas Googlen findet man leicht noch weitere Beispiele.

Insofern werde ich in den nächsten Tagen interessiert verfolgen, wie sich die Berichterstattung zu diesem Thema entwickelt. Vielleicht ist da draußen ja doch ein Wissenschaftsjournalist, der sich nicht mit der erweiterten Nacherzählung der Pressemitteilung zufrieden gibt, sondern durch Interviews mit beiden Gruppen und mit weiteren Astronomen herausfindet, was da eigentlich gelaufen ist und wer denn nun den üblichen Gepflogenheiten gemäß als Entdecker von GJ 667Cc gelten sollte.

Nachträge zu weiterer Berichterstattung:

Negativbeispiele:

  • Im Focus steht die Geschichte der Entdeckung auch – ohne irgendwelche Hinweise auf die Vorarbeiten. Dort wird sogar beschrieben, die Entdeckung habe die Astronomen überrascht. Offenbar gab es eine dpa-Meldung, auf der die Focus-Berichterstattung zum Teil basiert. (Artikel vom 2.2., nachgetragen hier am 5.2.)
  • Ziemlich genauso die Berichterstattung im Spiegel. Der hat zwar offenbar mit Anglada-Escudé auch selbst gesprochen, aber es offenbar nicht für nötig gehalten, noch andere Einschätzungen einzuholen. (Artikel vom 2.2., hier nachgetragen am 5.2.)
  • Die Frankfurter Rundschau hatte die Geschichte auch (Artikel vom 2.2., nachgetragen hier am 5.2.)
  • Und bei der Tagesschau beim ARD-Nachtmagazin kam die Meldung auch (Antje Wöhnke im nachtmagazin). Mit Kurzinterview von Anglada-Escudés Göttinger Kollegen Ansgar Reiners. Ohne jegliche Hinweise auf Vorgeschichte und Komplikationen. (Hätte fast geschrieben “Natürlich ohne…”; sorry, langsam werde ich in dieser Angelegenheit zynisch. Jedenfalls: gesendet am 3.2., hier nachgetragen am 5.2.)
  • Auf Zeit Online die gleiche Geschichte.
  • Auf Astronews wird GJ 667Cb als bereits zuvor entdeckt gemeldet (so steht es auch im Abstract des Artikels von Anglada-Escudé), GJ 667Cc aber, wie gehabt, als Neuentdeckung.
  • OK, langsam wird es mir zuviel, zu jedem Beispiel noch etwas dazuzuschreiben. Hier zusammfassend, sämtlich aus einer Google-Suche vom 5.2.: RTL, 20 Minuten Online, Augsburger Allgemeine, Thüringer Allgemeine, Hamburger Abendblatt, Berliner Morgenpost.
  • Auf Astrodicticum Simplex kam die Geschichte jetzt auch. Mit besonderer Hervorhebung, wie “hervorragend” die “Beobachtungen [sind,] die Guillem Anglada-Escudé und seine Kollegen gemacht” haben. Och Mönsch, Florian!

Positivbeispiel:

  • Immerhin hat Tilmann Althaus von Sterne und Weltraum seine Hausaufgaben gemacht und erwähnt, dass Bonfils et al. die Supererde vorher bereits nachgewiesen haben.

 

 

 

Markus Pössel hatte bereits während des Physikstudiums an der Universität Hamburg gemerkt: Die Herausforderung, physikalische Themen so aufzuarbeiten und darzustellen, dass sie auch für Nichtphysiker verständlich werden, war für ihn mindestens ebenso interessant wie die eigentliche Forschungsarbeit. Nach seiner Promotion am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Potsdam blieb er dem Institut als "Outreach scientist" erhalten, war während des Einsteinjahres 2005 an verschiedenen Ausstellungsprojekten beteiligt und schuf das Webportal Einstein Online. Ende 2007 wechselte er für ein Jahr zum World Science Festival in New York. Seit Anfang 2009 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, wo er das Haus der Astronomie leitet, ein Zentrum für astronomische Öffentlichkeits- und Bildungsarbeit. Pössel bloggt, ist Autor/Koautor mehrerer Bücher, und schreibt regelmäßig für die Zeitschrift Sterne und Weltraum.

1 Kommentar

  1. Leichte Abweichung vom Thema:

    4,5 Erdmassen bei gleicher mittlerer Dichte wie die Erde würde bedeuten, dass Radius und Oberflächengravitation 1,651 mal so gross wären, wie bei der Erde (Kubikwurzel von 4,5).

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