Okt 092011
 

Die Suche nach einer zweiten Erde, die vor einigen Jahren noch beinah als Utopie abgetan wurde, hat sich als technisch möglich erwiesen und gehört heute in verschiedensten Instituten zum Tagesgeschäft. Doch wie findet man Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, sogenannte Exoplaneten, insbesondere solche, die von der Größe in etwa der Erde entsprechen?

Bild: Erst vor wenigen Wochen (25.08.2011) mit dem HARPS-Instrument der ESO entdeckt und momentan der Top-Kandidat für einen bewohnbaren Planeten. Der von der Erde „nur“ 36 Lichtjahre entfernte Exoplanet HD 85512 b (artist’s impression!).

Erdähnlicher Planet HD 85512 b

Quelle: ESO/M. Kornmesser – http://www.eso.org/public/images/eso1134a/ – Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Das im März 2009 gestartete Nasa Weltraumteleskop Kepler erwies sich, wie erwartet als ein besonders effektives Instrument zur Aufspürung von Exoplaneten. Dabei wird mit dem Teleskop nach kleinsten Abdunkelungen  gesucht, die ein Planet beim Passieren seiner Sonne verursacht. Bei dem Durchgang eines extrasolaren Planeten, dessen Größe in etwa der der Erde entspricht, wird am Weltraumteleskop eine Abdunkelung in der Größenordnung von 1/10 Promille erwartet. Wenn sich die gleiche Helligkeitsänderung bei diesem Stern noch zweimal wiederholt und dabei die beiden Intervalle gleich sind, wird ein Planet auf einer festen Umlaufbahn als Ursache angenommen.

Aus der nach diesem Verfahren ermittelten Umlaufzeit und Helligkeitsänderung, können nach den kepler’schen Gesetzen die Umlaufbahn und Größe des erdähnlichen Planeten bestimmt werden. Somit ist dann auch die Entfernung des entdeckten Exoplaneten zu seiner Sonne bekannt. Durch die Ermittlung der Temperatur dieser Sonne, basierend auf der Leuchtkraftklasse sowie der  Spektralklasse, ist es möglich, die Temperatur auf dem Planeten annähernd zu berechnen. Jetzt lassen sich Aussagen über eine etwaige Bewohnbarkeit  des  Exoplaneten treffen. Hier erläutert Lucianne Walkowicz dieses Verfahren auf der Konferenz: TedGlobal 2011.

Aufgrund der unterschiedlichen Bahnneigungen der Planeten gegen unsere Sichtlinie tritt allerdings lediglich bei einem Bruchteil erdähnlicher Planeten eine aus unserer Blickrichtung beobachtbare Bedeckung auf. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein solcher Transit von der Erde aus beobachtbar ist, ist somit relativ gering und ergibt sich als Quotient von Stern- und Planetenbahnradius. Im Falle von Erde und Sonne währen dies beispielsweise lediglich 0,465 %. Die weitgrößte Zahl der eigentlich vorhandenen Exoplaneten ist mit dem Verfahren also nicht nachweisbar. Trotzdem ist die Menge an endeckten Planten durch die Kepler-Mission überaus beeindruckend. So wurde von der NASA am 02.02.2011 bekanntgegeben, dass in den 2 Jahren seit Missionsbeginn 1235 Planetenkandidaten ermittelt werden konnten. Besonders interessant ist, dass von diesen Planeten 5 annähernd so groß wie die Erde sind und sich in einer habitablen Zone befinden. Die meisten dieser Funde müssen jedoch erst noch bestätigt werden.

Neben Kepler gibt es einen weiteren, mindestens genauso erfolgreichen  Exoplanetenjäger das HARPS-Instrument (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher-Instrument) der ESO, welches sich am 3,6-Meter ESO-Teleskop im chilenischen La Silla befindet. Mit ihm konnten Astronomen zuletzt die Entdeckung von 50 neuen  Expoplaneten auf einmal bekannt geben. Darunter befanden sich auch 16 Supererden. Der Nachweis erfolgt mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode. Bei dieser Methode nutzt man den Einfluss, den die Gravitation eines Planeten auf seine Sonne ausübt. Beide Himmelskörper umkreisen nämlich einen gemeinsamen Schwerpunkt, dadurch “wackelt” die Sonne etwas. Das vom Stern ausgestrahlte Licht wird durch diese regelmäßige Schwingung verändert. Bewegt sich durch die Gravitation seines Planeten der Stern nur ein wenig auf die Erde zu, verschiebt sich das Spektrum zu kürzeren Wellenlängen und entsprechend zu größeren, wenn er sich wieder etwas von der Erde entfernt (Dopplereffekt). Wer sich grundsätzlich über dieses Verfahren informieren möchte, dem sei diese alpha-Centauri Folge mit Professor Lesch empfohlen. Sicher gibt es wesentlich aktuellere Vorträge zu der Thematik, die Betrachtung dieser vor 13 Jahren ausgestrahlten Sendung hat aber den sehr interessanten Nebeneffekt, dass sie die enormen Fortschritte, die in der Zwischenzeit bei der Suche nach Exoplaneten gemacht wurden aufs eindrucksvollste verdeutlicht.

So erlaubt die zunehmende Genauigkeit der neuen HARPS-Durchmusterung  mittlerweile sogar den Nachweis von Planeten, die weniger als doppelte Masse der Erde besitzen. HARPS ist im aktuellen Zustand so empfindlich, dass selbst Veränderungen der Radialgeschwindigkeit um weniger als 4 Kilometer pro Stunde nachgewiesen werden können.

Aber nicht nur die bloße Anzahl an entdeckten Planten ist bedeutsam und beeindruckend, sondern auch die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens. Eine Analyse, die die Daten der durch HARPS entdeckten Planeten nutzt, kommt etwa zu dem Ergebnis, dass rund 40% aller sonnenähnlichen Sterne mindestens einen Planeten, der weniger Masse besitzt als der Saturn aufweisen. Erdähnliche Planeten sind also keine Seltenheit im Universum, sondern schätzungsweise ziemlich häufig anzutreffen.

 

Quellen:

http://www.nytimes.com/2011/02/03/science/03planet.html?_r=2

http://kepler.nasa.gov/news/nasakeplernews/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=98

http://www.eso.org/public/germany/news/eso1134/

http://de.wikipedia.org/wiki/Radialgeschwindigkeit

http://de.wikipedia.org/wiki/Dopplereffekt

http://www.astronews.com/news/artikel/2011/02/1102-017.shtml

http://www.astronomie-heute.de/artikel/1123019

http://en.wikipedia.org/wiki/HD_85512_b

http://de.wikipedia.org/wiki/Kepler_(Weltraumteleskop)

Verfasst von: Christian

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ich bin Christian, Mitarbeiter bei OnePunch.de und habe bisher 68 Artikel für diesen Blog geschrieben. Mehr Information über mich und meine Tätigkeit findest Du hier.

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  Eine Antwort zu “Die Jagd nach bewohnbaren Planeten”

  1. [...] ersten erdähnlichen Himmelskörper außerhalb unseres Sonnensystems bestätigtDie Jagd nach bewohnbaren Planeten Kepler und HARPS Besonders interessant ist dass von diesen Planeten 5 annähernd so groß wie die Erde sind [...]