Exoplaneten

von Tristan Micke

Dass auch fremde Sonnen von Planeten begleitet werden, konnte bis in die 1990er Jahre hinein nur vermutet werden. Die erste definitive Entdeckung eines Planeten, der einen Stern ähnlich unserer Sonne umkreist (als Exoplanet bezeichnet), fand 1995 statt.

Etwa 50 Lichtjahre von der Erde entfernt, zieht er seine Bahn um den Stern 51 Pegasi im Sternbild Pegasus. Er umkreist ihn in nur 4,2 Tagen und wird als 51 Pegasi b bezeichnet. Es handelt sich hierbei um einen Gasplaneten mit 0,46 Jupitermassen.

Wegen der großen Entfernung von der Erde können Exoplaneten meist nicht mit Teleskopen beobachtet werden. Ähnlich wie eine Motte vor einem Flaggscheinwerfer werden sie von dem Stern, den sie umkreisen, um ein Vielfaches überstrahlt. Ihre Beobachtung ist deshalb in den meisten Fällen nur indirekt möglich. Dabei spielt der Blickwinkel von der Erde aus eine entscheidende Rolle.

Zwei dieser indirekten Beobachtungsmethoden sollen hier kurz erläutert werden:
Stehen Erde – Exoplanet und Stern zufällig auf einer Linie, so kann beim Vorbeiziehen des Exoplaneten vor seinem Stern mit empfindlichen Messgeräten eine leichte Verdunkelung des Sternenlichts nachgewiesen werden. Dieses Verfahren wird als Transit-Methode bezeichnet.

Schaut man von oben auf ein Sternensystem, welches sich dann scheibenförmig darstellt, ist bei vorhandenen Planeten mit technischen Hilfsmitteln ein leichtes Taumeln des Sterns, hervorgerufen durch die gegenseitige Anziehungskraft (Gravitation) zwischen Stern und Planeten, feststellbar (Radialgeschwindigkeitsmethode).

Von der Stärke der Abweichungen lassen sich Größe, Dichte und Masse der Exoplaneten errechnen. In den letzten Jahren haben Astronomen Tausende Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Die Nähe oder die Ferne zu ihrem Stern lassen erkennen, dass es oft bizarre, glühend heiße oder sehr kalte lebensfeindliche Welten sind.

Häufig handelt es sich um Gasplaneten, größer als Jupiter in unserem Sonnensystem, die keine festen Oberflächen haben. Bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten sind aber die kleinen Gesteinsplaneten mit festen Oberflächen interessant (terrestrische Planeten). Vor allem, wenn Temperaturen auf ihnen herrschen, die das Vorhandensein von Wasser in flüssigem Zustand ermöglichen.

Deshalb war es sensationell, als Anfang 2017 gleich sieben Planeten gefunden wurden, die sich in einer Temperaturzone befinden, in der es flüssiges Wasser und Atmosphären auf ihnen geben könnte (habitable Zone). Das ist eine Grundvoraussetzung für eventuelles Leben. Auf drei dieser Planeten könnten sogar Ozeane vorhanden sein. Alle sieben entdeckten Planeten sind etwa so groß und so schwer wie die Erde.

Ihr Durchmesser liegt zwischen 75 und 113 % des Erddurchmessers, ihre Massen betragen etwa 0,4 bis 1,4 Erdmassen. Die Planeten bestehen wahrscheinlich aus Gestein und umkreisen den Stern Trappist-1, einen Roten Zwerg, in knapp 40 Lichtjahren Entfernung von uns. Dieser Stern hat nur 8% der Sonnenmasse und 12 % des Sonnendurchmessers. Er ist nur halb so heiß wie unsere Sonne. Die Planeten müssen den Stern also dicht umkreisen, damit gemäßigte Temperaturen auf ihnen herrschen können.

Das Licht auf ihnen ist wahrscheinlich rötlich, wie bei einem Sonnenuntergang auf der Erde. Bei den inneren Planeten beträgt die Umlaufzeit um Trappist-1 1,5 bis 12 Tage. Die Umlaufbahnen der äußeren Planeten sind noch nicht genau bestimmt. Sie liegen zwischen 2 bis 5 Wochen. Mit späteren spektroskopischen Untersuchungen soll ermittelt werden, ob sich Wasser, Ozon oder Methan in den Atmosphären der Planeten nachweisen lassen, was dann auf ein Vorhandensein von Leben hinweisen könnte, welches sehr anpassungsfähig ist.

Mit Stand vom 12. August 2017 sind 3.643 Exoplaneten in 2.732 Sternsystemen entdeckt worden. Darunter befinden sich 612 Systeme mit zwei bis sieben Planeten. Aber nicht bei allen Sternen konnten auch Planeten gefunden werden. Statistisch hat ein Stern in unserer Milchstraße durchschnittlich ein bis zwei davon. Hervorragende Dienste bei der Entdeckung und Beobachtung von Exoplaneten hat das Kepler-Weltraumteleskop geleistet, das ungestört von der Erdatmosphäre seine Forschungsarbeiten durchführen konnte.