Exoplaneten - Planeten, die andere Sonnen umkreisen. Methoden zur Entdeckung und wichtige Exoplaneten.

Exoplaneten


In unserem Sonnensystem gibt es acht Planeten und viele kleinere Objekte, welche unsere Sonne umkreisen. Seit es die moderne Astronomie gibt, haben sich Wissenschaftler gefragt, ob auch andere Sonnen Planeten haben. Nach dem heutigen Verständnis kann sich Leben nur auf Planeten entwickeln. Würde es nur in unserem Sonnensystem Planeten geben, wäre wir also die einzigen intelligenten Lebewesen im Universum. Seit etwa 20 Jahren wissen wir: Viele andere Sonnen haben, wie unsere Sonne, Planeten. Man nennt diese Planeten, die andere Sterne (Sonnen) umkreisen, Exoplaneten. Also sind alle Planeten im Universum, außer die acht Planeten unserer Sonne, Exoplaneten.

Heute ist klar: In unserem Sonnensystem gibt es außerhalb der Erde höchstens sehr kleine Lebewesen wie Bakterien oder noch kleiner. Wollen wir größere oder gar intelligente außerirdische Wesen finden, können wir diese nur in anderen Sonnensystemen suchen. Nach dem Verständnis der heutigen Wissenschaft kann Leben nur auf Planeten oder vielleicht Monden dieser Planeten existieren. Die meisten Forscher glauber sogar, dass Lebewesen nur auf bestimmten Exoplaneten sich entwickeln können, besonders auf erdähnlichen Planeten. Es müssen Gesteinsplaneten, keine Gas-Planeten wie Jupiter, sein. Auch sollten flüssiges Wasser und erdähnliche Temperaturen vorhanden sein.

Der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems wurde 1995 gefunden. Die Suche nach Exoplaneten ist also eine sehr junge Wissenschaft. Im Moment ist es der Bereich der Astronomie, der die größten Schlangzeilen verursacht. Mit immer moderneren und besseren Teleskopen versucht man Planeten in anderen Sonnensystemen zu finden. Bis vor etwa 10 Jahren waren Wissenschaftler froh überhaupt Exoplaneten zu finden. Nachdem bis heute (Ende 2015) circa 2.000 Exoplaneten eindeutig nachgewiesen wurden, konzentriert sich die Suche immer mehr auf erdähnliche Planeten. Man sucht Planeten mit der ungefähren Größe unserer Welt mit ähnlichen Temperaturen. Diesem Ziel ist man in den letzten Jahren deutlich näher gekommen. In den nächsten Jahren könnte man sogar die Zusammensetzung der Atmosphäre von erdähnlichen Planeten bestimmen und vieles mehr. Der direkte Nachweis von Leben auf viele Lichtjahre von der Erde entfernten Exoplaneten dürfte jedoch in nächster Zeit nicht möglich sein. Dafür reichen die heutigen technischen Möglichkeiten einfach nicht aus. Die Suche nach Exoplaneten ist auch für SETI-Forscher sehr interessant. Findet man erdähnliche Planeten in anderen Sonnensystemen könnte man diese gezielt nach Funksignalen abhören.

 

Wie werden Exoplaneten entdeckt?

Bis vor etwa 20 Jahren war der Nachweis von Exoplaneten, also Planeten von anderen Sonnen, technisch nicht möglich. Dies hat sich stark geändert. Es gibt vier Haupt-Methoden zum Nachweis von fremden Planeten. Alle Methoden haben Vorteile und Nachteile.

Radialgeschwindigkeitsmethode: Eine Sonne bewegt sich auf Grund der Anziehungskraft des Planeten, der sie umkreist, hin und her. Ist der Exoplanet bei einem Umlauf vor seiner Sonne, bewegt sich die Sonne leicht auf uns zu. Ist der Exoplanet einen halben Umlauf später hinter seiner Sonne, bewegt sich die Sonne von uns weg.  Die Wellenlänge des bei uns ankommenden Lichtes verändert sich durch die Bewegung geringfügig. Eine andere Wellenlänge bedeutet eine andere Farbe des Lichtes der Sonne (sogenannter Doppler-Effekt). Man kann mit dieser Methode Exoplaneten gut nachweisen, aber wenig über die Planeten in einem anderen Sonnensystem erfahren. Man kann z.B. nur die minimale Planetenmasse bestimmen. Auch ist die Radialgeschwindigkeitsmethode nur für große Exoplaneten geeignet, die nicht weit von der Sonne entfernt sind. Man nennt solche Planeten auch "Hot Jupiter". Man meint damit riesige Gas-Planeten (wie den Jupiter), die aber eine Umlaufzeit um die Sonne von nur einigen Tagen oder Wochen haben.

Astrometrische Methode: Man sagt, dass ein Planet um eine Sonne kreist. Dies ist aber nur fast richtig. Eigentlich kreisen beide um einen gemeinsamen Schwerpunkt. Dieser ist jedoch sehr nahe an der Sonne, da sie viel schwerer als der Planet ist. Dennoch bewegt sich die Sonne im Teleskop leicht nach links, wenn der Planet auf dieser Seite ist. Ist der Planet einen halben Umlauf später rechts der Sonne, bewegt sich die Sonne nach rechts. Dieses "Schwanken" der Sonne kann man beobachten und messen. Daraus lassen sich Exoplaneten und deren Umlaufzeit und Masse nachweisen. Die Methode ist jedoch sehr aufwendig.

Transitmethode: Ist ein Exoplanet vor seiner Sonne, lässt die Leuchtkraft der Sonne von der Erde aus gesehen leicht nach. Grund hierfür ist einfach, dass der Planet einen Teil der Strahlung der Sonne verdeckt.


Meist sind Exoplaneten, relativ zur Größe der Sonne, viel kleiner als auf diesem Bild.

Man könnte dies auch als Mini-Sonnenfinsternis bezeichnen. Dieses Nachlassen der Leuchtkraft kann man messen und somit Exoplaneten nachweisen. Nachteil hierbei ist vor allem, dass ein Planet nur selten von seiner Sonne ist (ähnlich ist z.B. eine Sonnenfinsternis auch ein seltenes Ereignis). Dennoch wurden mit der Radialgeschwindigkeitsmethode und der Transitmethode bisher die meisten Exoplaneten gefunden. Das Weltraum-Teleskop Kepler findet neue Planeten mit dieser Methode. Vor allem für die so interessanten erdähnlichen Planeten ist die Transitmethode gut geeignet. Allerdings sind die Schwankungung der Leuchtkraft minimal. Von einem anderen Stern aus gesehen, würde Jupiter bei einem Vorbeizug vor der Sonne die Leuchtkraft der Sonne um etwa 1 % schwächen. Die Erde ist jedoch viel kleiner. Sie würde das Licht der Sonne nur um 0,01% reduzieren. Das Problem der Transitmethode ist, dass bei von der Sonne weit entfernten Planeten der Vorbeizug sehr selten ist. Somit entdeckt man vor allem Planeten, die in wenigen Tagen oder Wochen die Sonne umkreisen.

Gravitational-Methode: Eine eher neue Methode. Ein weiterer Stern ist zufällig von der Erde aus gesehen hinter der Stern mit dem Exoplaneten. Ist ein Planet vorhanden ändert sich das Licht des Sternes im Hintergrund. Nachteil ist unter anderem das nicht häufige zufällige Vorhandensein solcher Sterne im Hintergrund.

Weitere Methode:

- Kennt man bereits einen Exoplaneten von einem Stern, kann man event. durch Störungen der Bahn des bekannten Planeten einen weiteren Planeten nachweisen.

- Auch das direkte Beobachten von Exoplaneten mit sehr großen Teleskopen ist heutzutage manchmal möglich. Man findet so allerdings in der Regel keine Planeten, man beobachten eher bereits gefundene Exoplaneten.

- Pulsare (bestimmte Sonnen) schwanken in der Helligkeit regelmäßig (periodisch). Haben solche Sterne Planeten, gibt es kleine zeitliche Abweichungen dieser Periode. Diese Methode eignet sich natürlich nur für Planeten, die Pulsare umrunden.

 

Einige wichtige Exoplaneten

Seit November 2015 beträgt die Zahl der bekannten Exoplaneten über 2000.  Hier einige interessante Beispiele:

51 Pegasi b: Dies war der erste entdeckte Exoplanet. Im Jahr 1995 wurde der Planet von den beiden Wissenschaftlern Mayor und Queloz in der Schweiz gefunden. Damals war dies eine weltweite Sensation. 51 Pegasi b ist im Sonnensystem der Sonne 51 Pegasi, welche etwa 50 Lichtjahre von uns entfernt ist. Der Planet war besonders einfach zu finden, da er den sonnenähnlichen Stern in einer sehr sonnennahen Umlaufbahn in nur gut 4 Tagen umkreist. Der Planet 51 Pegasi b ist ungefähr halb so schwer wie Jupiter oder etwa 700 Mal so schwer wie die Erde. Prinzipiell sind Exoplaneten, die ein hohes Gewicht haben und nahe an der Sonne sind, deutlich einfacher auffindbar. Entdeckt wurde der erste Exoplanet mit der Radialgeschwindigkeitsmethode (siehe oben).

Planeten um den Stern HD 10180: Vor einigen Jahren entdeckte man um diesen Stern ein Planetensystem mit mindestens 6 Planeten, wahrscheinlich sind es sogar 7 oder 8 Planeten. HD 10180 ist ungefähr 130 Lichtjahre entfernt. Es ist das erste entdeckte Planetensystem, welches ähnlich viele Planeten wie unsere Sonne aufweist.

Kepler-186f: Ein sehr erdähnlicher Planet. Er ist etwa so groß wie der Erde und liegt in der bewohnbaren Zone (ähnliche Temperatur auf der Oberfläche wie die Erde). Es ist einer der weniger bisher gefunden Exoplaneten, welche diese Eigenschaften aufweisen. Entdeckung: Jahr 2014

Kepler-438b: Seit einigen Jahren wird eine Liste der Exoplaneten in Bezug auf ihre Ähnlichkeit zur Erde erstellt. Der Erde hat den Wert 1, alle Exoplaneten einen Wert zwischen 0 und 1. Je näher ein Planet dem Wert 1 kommt, desto erdähnlicher ist er. Kepler-438b wurde Anfang 2015 entdeckt und ist mit einem Wert von 0,88 der bisher erdähnlichste Exoplanet. Die Entfernung von Kepler-438b beträgt knapp 500 Lichtjahre.

HD 189733b: In letzter Zeit gelingt es sogar einige Daten über das Wetter auf Exoplaneten zu erfahren. Auf  HD 189733b, 63 Lichtjahre von uns entfernt, wurde im Jahr 2015 die bisher höchste Windgeschwindigkeit überhaupt im Weltall gemessen. Der Wind weht auf HD 189733b unglaubliche 8700 km/h schnell, die Oberfläche des sonnennahen Exoplaneten ist über 1000 Grad heiß.

 

Spannend ist die Frage, wann der erste Exomond entdeckt wird, also ein Mond um einen Exoplaneten. Bisher wurde noch kein Exomond (häufig auch extrasolarer Mond genannt) gefunden. Dies könnte aber in den nächsten Jahren gelingen.

 

Zusammenfassung: Seit etwa 20 Jahren weiß man, dass auch andere Sonnensysteme zum Teil Planeten haben. Inzwischen (Ende 2015) hat man mehr als 2.000 solcher Exoplaneten nachgewiesen. In den letzten Jahren versucht man vor allem erdähnliche Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu finden.

 


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