Methode identifiziert zuvor unentdeckte Planeten in den Daten des Kepler-Weltraumteleskops 18 erdgroße Exoplaneten aufgespürt - scinexx | Das Wissensmagazin
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18 erdgroße Exoplaneten aufgespürt

Methode identifiziert zuvor unentdeckte Planeten in den Daten des Kepler-Weltraumteleskops

18 neue Exoplaneten
Ein neuer Suchalgorithmus hat 18 zuvor übersehene Exolaneten entdeckt – alle sind deutlich kleiner als der Neptun. © MPS/René Heller

Versteckte Erdzwillinge: Mit einer neuen Methode haben Astronomen 18 zuvor unerkannte Exoplaneten in den Daten des Weltraumteleskops Kepler aufgespürt. Unter ihnen ist einer der kleinsten bisher bekannten Exoplaneten. Wegen ihrer geringen Größe waren diese Erdzwillinge bisher durch das Raster der Suchalgorithmen gefallen. Forscher schätzen, dass sich noch mehr als hundert weitere unentdeckte Exoplaneten in den alten Kepler-Daten verbergen könnten.

Das Weltraumteleskop Kepler war einer der erfolgreichsten „Planetenjäger“ überhaupt: Mehr als 2.600 extrasolare Planeten spürten Astronomen mithilfe seiner Daten auf, darunter den ersten habitablen Erdzwilling, die ersten Sterne mit mehreren Planeten und sogar den ersten Exomond. Das Teleskop zeichnete dafür die Lichtkurven von Sternen auf und spezielle Suchalgorithmen fischten dann die Kurven heraus, in denen eine Abschattung die Passage eines Planeten vor seinem Stern signalisierte.

18 Exoplaneten
Der neue Algorithmus sucht nicht wie frühere Standardalgorithmen nach abrupten Helligkeitsabfällen, sondern nach der charakteristischen, graduellen Verdunklung. © NASA/SDO (Sonne), MPS/René Heller

Suchraster mit Lücken

Doch diese Suchalgorithmen hatten bisher einen Haken: „Bisherige Algorithmen versuchen, sprunghafte Helligkeitsabfälle zu identifizieren“, erklärt Erstautor René Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Solche Sprünge sind für große Planeten beim Transit typisch. Kleine Planeten aber erzeugen nur einen geringen Helligkeitsabfall, der noch dazu vom dunkleren Rand der Sterne kaschiert wird.

„Wenn ein Planet vor einem Stern entlang zieht, blockiert er dadurch anfangs weniger Sternlicht. Erst zur Mitte des Transits erscheint der Stern am dunkelsten. Danach wird er wieder graduell heller“, erklärt Heller. Er und sein Team haben daher einen Algorithmus entwickelt, der diesen realistischeren Helligkeitsverlauf mit einbezieht – und so auch die schwächeren Signale kleiner Exoplaneten besser identifizieren kann.

18 Funde bei 517 untersuchten Sternen

Ob und wie gut dieser Algorithmus funktioniert, haben die Forscher an den Daten aus der zweiten Missionsphase des Kepler-Teleskops getestet. Sie umfasst die Lichtkurven von rund 100.000 Sternen. Die Astronomen untersuchten davon die 517 Sterne erneut, von denen bereits mindestens ein planetarer Begleiter bekannt war.

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Und tatsächlich: Die Forscher entdeckten 18 Exoplaneten, die den alten Suchalgorithmen entgangen waren. Bei fast allen handelt es sich um etwa erdgroße Gesteinsplaneten. Der größte der neu entdeckten Planeten ist rund doppelt so groß wie die Erde, der kleinste misst nur 69 Prozent des Erdradius – er ist damit einer der kleinsten bisher bekannten Exoplaneten und der kleinste im Kepler-Datensatz, wie die Astronomen berichten.

Einer könnte lebensfreundlich sein

Die neu entdeckten Exoplaneten kreisen zudem fast alle relativ nahe an ihrem Stern und damit auch weiter innen als die schon bekannten Planeten in diesen Systemen. „14 dieser Systeme hatten zuvor nur einen bekannten Planeten – sie werden damit nun neue Mitglieder im Club der Multiplanetensysteme“, so die Astronomen.

Lebensfreundlich sind allerdings nur wenige dieser Neuentdeckungen. Denn wegen ihrer großen Nähe zu ihren Sternen herrschen auf fast allen dieser Exoplaneten Temperaturen von weit über 100 Grad Celsius, wie die Forscher berichten. Mit einer Ausnahme: Der Erdzwilling EPIC201238110.02 kreist innerhalb der habitablen Zone um seinen roten Zwergstern. Damit könnte es auf ihm flüssiges Wasser geben – eine der Grundbedingungen für Leben.

Mehr als 100 weitere Erdzwillinge

Damit hat der neue Suchalgorithmus den ersten Test mit Bravour bestanden. Er spürte 18 zusätzliche Exoplaneten in den schon ausgewerteten Daten des Kepler-Teleskops auf – bei 517 Sternen entspricht dies einer Quote von 3,5 Prozent. Die Astronomen schätzen daher, dass sich in dem gesamten Kepler-Datensatz noch mindestens 100 erdgroße Exoplaneten verbergen könnten.

„Unser neuer Algorithmus trägt dazu bei, ein realistischeres Bild von der Exoplaneten-Population im Weltall zu gewinnen“, bilanziert Koautor Michael Hippke von der Sternwarte Sonneberg. „Vor allem für die Suche nach erdähnlichen Planeten bedeutet unsere neue Methode einen maßgeblichen Fortschritt.“ Denn bisher gehören die meisten bekannten Exoplaneten zur Gruppe der großen Gasriesen, weil sich diese leichter finden lassen. Doch gerade erdgroße Gesteinsplaneten gelten als vielversprechendste Horte extraterrestrischen Lebens. (Astronomy & Astrophysics, in press; doi: 10.1051/0004-6361/201935600; doi: 10.1051/0004-6361/201935276)

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung

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