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Gasriesen schubsen planetare Nachbarn aus der Bahnebene

Kepler-Teleskop findet mehr „flache” Exoplaneten-Systeme als gedacht

Mithilfe von Transit-Daten des Kepler-Teleskops haben Astronomen Hinweise auf mehr als 1.200 Exoplanetenkandidaten gefunden. © NASA

Das Kepler-Weltraumteleskop der NASA hat bereits mehr als 1.200 Exoplaneten-Kandidaten aufgespürt, 408 davon sind Teil von Mehrplaneten-Systemen. Diese überraschend hohe Zahl deutet auf extrem flache, auf einer Ebene liegende Orbits der Planeten hin, da sie nur dann mittels Transitmethode wahrgenommen werden können. Damit jedoch unterscheiden sich die neuentdeckten Systeme deutlich vom Sonnensystem. Schuld daran: Gasriesen wie der Jupiter.

Das im März 2009 in den Weltraum gestartete Weltraumteleskop “Kepler” der NASA fixiert von seiner Umlaufbahn um die Sonne aus einen festen Himmelsaussschnitt mit rund 100.000 Sternen. Es registriert dort winzige Helligkeitsschwankungen, wie sie entstehen, wenn ein Planet vor seinem Stern vorüberzieht. Diese so genannte Transitmethode funktioniert aber nur, wenn das Teleskop genau seitlich auf das Planetensystem blickt, so dass es das vorbeiwandern erfassen kann. Ist das jedoch der Fall, lassen sich so auch Größe, Masse und sogar die Zusammensetzung der Atmosphäre ermitteln.

Überraschend viele „flache“ Planetensysteme entdeckt

Das Kepler-Teleskop hat bereits innerhalb der ersten vier Monate seiner Betriebszeit jede Menge solcher Transit-Daten geliefert. Aus ihnen ermittelten die Astronomen Hinweise auf mehr als 1.200 Planetenkandidaten, von diesen befinden sich 408 in Systemen mit zwei oder mehr Planeten. Das ist auf den ersten Blick nicht unbedingt erstaunlich, schließlich ist auch die Erde Teil eines Planetensystems. Doch für eine Bestandsaufnahme mit der Transitmethode ist dies durchaus überraschend, wie jetzt ein Astronomenteam beim 218. Meeting der American Astronomical Society in Boston erklärte.

„Wir haben nicht erwartet, so viele Multi-Transit-Systeme zu finden“, erklärt David Latham vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Wir dachten wir würden vielleicht zwei oder drei sehen. Stattdessen haben wir mehr als 100 gefunden.“ Denn die unerwartet hohe Zahl der Funde deutet darauf hin, dass die meisten dieser Systeme weitaus „ordentlicher“ sind als unser Sonnensystem. Denn im Sonnensystem liegen die Planetenbahnen nicht alle genau auf einer Ebene, sondern einige sind um bis zu sieben Grad gekippt.

Ein Alien-Astronom, der die Sonne auf der Suche nach verräterischen Transits anvisiert, würde daher vermutlich nur sechs Planeten sichten, die Bahnen von Merkur und Venus sind schon zu schräg, um eindeutige Signale zu ergeben. In den jetzt von Kepler gesichteten Planetensystemen müssen die Bahnebenen aller Objekte um weniger als ein Grad voneinander abweichen – sie sind damit sehr viel flacher als unser Sonnensystem.

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NASA's Kepler-Teleskop hat 170 Planetensysteme mit zwei bis sechs Planeten entdeckt. (Planetengröße sinkt von rot über gelb und grün bis hin zu türkis, blau und grau). © Daniel Fabrycky

Gasriesen bringen Planetenorbits durcheinander

Aber warum? Einen Hinweis geben die von Kepler entdeckten Multiplaneten-Systeme selbst: Sie enthalten meist Planeten von geringerer Größe als der Neptun. Jupitergroße Gasriesen fehlen dagegen. Doch nach geltender Lehrmeinung ist es gerade die Präsenz der gewaltigen Schwerkraft solcher Gasriesen, die junge Planetensysteme aus dem Gleichgewicht bringt und die Orbits benachbarter Planeten aus der Ebene kippen kann. „Die Jupiter sind die 800-Pfund-Gorillas, die die Dinge in der Frühgeschichte dieser Systeme aufmischen“, erklärt Latham. „Andere Studien haben ja bereits reichlich Systeme mit großen Planeten gefunden, aber sie sind alle nicht flach.“

Chance auf erdgroße Planeten in der „Zone des Lebens“

Die große Zahl der entdeckten Planetensysteme eröffnet eine gute Chance, auch bisher schwer nachzuweisende erdgroße oder weiter vom Zentralstern entfernt kreisende Exoplaneten entdecken zu können. Denn Schwerkraft-Wechselwirkungen zwischen den Planeten bewirken winzige Variationen in der Zeit, die von einem Transit eines bekannten Planeten zum nächsten vergeht. Aus der Größe dieser Zeitschwankungen lässt sich sogar die Masse des noch unbekannten Planeten ermitteln.

„Die Planeten ziehen und schieben einander und wir können das messen“, erklärt Matthew Holman, ebenfalls vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Dutzende von Systemen, die Kepler entdeckt hat, zeigen Hinweise auf solche Transitzeit-Variationen.“ Mit dieser Methode steigen auch die Chancen, durch Kepler bald mehr erdähnliche Exoplaneten zu finden, die in der habitablen Zone um ihren Stern kreisen – in dem Bereich, in dem flüssiges Wasser und damit potenziell die Entstehung von Leben möglich ist.

(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 25.05.2011 – NPO)

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