Weißt du, wie viele Planeten stehen?

Diese künstlerische Darstellung zeigt einen
Sonnenuntergang auf der Supererde Gliese
667 Cc. Der hellste Stern an ihrem Himmel
ist Gliese 667 C, Komponente eines Dreifachsystems. Die beiden anderen Sterne,
Gliese 667 A and B, sind weiter entfernt
und stehen rechts im Bild. Neue Untersuchungen zeigen, dass es allein in unserer
Galaxis Abermilliarden solcher Gesteinsplaneten im Umlauf um Rote Zwerge geben
ESO / Luís Calçada
muss.
http://www.eso.org/public/archi
ves/videos/small_qt/eso1214a.mov
Sonnenuntergang auf
der Supererde Gliese 667 Cc
Weißt Du, wie viele Planeten stehen?
Milliarden Planeten in den bewohnbaren Zonen um rote Zwergsterne
Gleich zwei Studien zeigten kürzlich, dass Planeten viel häufiger im Universum
­anzutreffen sind, als lange vermutet. Wahrscheinlich hat jeder Stern einen oder
­mehrere Begleiter und wahrscheinlich sind viele dieser Welten der Erde gar nicht so
unähnlich.
S
terne zählen ist einfach. Vergleichs­
Die übrigen der zur Zeit 777 bekannten
wei­se einfach. Astronomen zählen die
Planeten außerhalb unseres Son­nen­sys­
Punkte am Himmel seit Jahrhunderten,
tems wurden indirekt nachgewiesen. Die
Die Mikrolinsen-Methode schließlich
zunächst mit dem bloßen Auge, später
weitaus meisten davon mit der Spektral­
nutzt einen Effekt, den die allgemeine
durch das Teleskop, auf Fotoplatten und
methode, welche die Bewegung des zen­
Relativitätstheorie beschreibt: Zieht ei­
heute erledigen Computer diese langwie­
tralen Sterns misst. Da Stern und Planet
ne Masse vor einer Lichtquelle vorbei, so
rige, aber im Grunde simple Aufgabe. Mit
um den gemeinsamen Schwerpunkt krei­
wird deren Licht aus Sicht des Beobach­
einigen Annahmen darüber, wie repräsen­
sen, bewegt sich auch der Stern leicht,
ters kurz verstärkt, da ihn durch die rela­
tativ der vermessene Himmelsausschnitt
während der Planet ihn umrundet. Die­
tivistische Lichtkrümmung mehr Strah­
ist, errechnen Astronomen daraus rela­
se Bewegung lässt sich nachweisen, wenn
lung erreicht (sie­he Kasten Seite 29). Wenn
tiv genau die Anzahl der Sterne in unserer
das Spektrum des Sterns über einen ge­
diese Masse, eine so genannte Gra­vi­ta­
Galaxis: es sind ungefähr 200 Milliarden.
wissen Zeitraum hinweg sehr genau be­
tions­lin­se, ein Stern mit einem Planeten
Um jedoch zu wissen, wie viele Pla­
ob­ach­tet wird. Verschieben sich die Linien
ist, dann wird das Licht nicht nur einmal
neten um all diese Sterne ihre Bahnen zie­
im Spektrum immer wieder leicht, so deu­
kräftig durch den Stern, sondern noch ein
hen, muss man tiefer in die astrophysi­
tet das auf eine Bewegung des Sterns hin.
zweites Mal durch den Planeten verstärkt,
kalische Trickkiste greifen. Der Haken da­
Wenn der Planet im Verhältnis zum Stern
allerdings schwächer.
bei ist, dass je nach Methode nur Planeten
groß genug ist und nicht zu weit von die­
mit ganz bestimmten Eigenschaften wie
sem entfernt, gelingt sein Nachweis, und
Erfolgreiche Suche
Größe, Bahnradius, Bahnneigung und
Wissenschaftler können dann Rückschlüs­
Nach dieser Signatur haben Astronomen
Mas­se des Zentralgestirns, erfasst werden.
se auf seine Eigenschaften ziehen.
aus elf Ländern in Datensätzen gesucht,
ebe­ne unser Blick zufällig genau von der
Seite fällt.
Wenn der Planet sehr groß, weit ent­
Eine weitere Methode ist die Transit­
die während sechs Jahren mit verschie­
fernt von seinem Stern und dieser eher
methode, bei der die Astronomen ausnut­
denen Teleskopen in Australien, Südafrika
kühl und dunkel ist, können sie die mo­
zen, dass sich der Stern leicht verdunkelt,
und Chile aufgenommen wurden.
dernen Kameras an den großen Telesko­
wenn der Planet direkt vor ihm vorbei­
Der Vorteil dieser Methode ist, dass
pen direkt abbilden. Das ist bisher bei
zieht. Das funktioniert natürlich nur bei
sich auch Planeten mit geringer Masse
31 Exo­pla­ne­ten gelungen.
den wenigen Planeten, auf deren Bahn­
und solche, die ihr Zentralgestirn in grö­
www.sterne-und-weltraum.de
September 2012
27
NASA / ESA / M. Kornmesser, ESO
Neue Beobachtungen lassen darauf schließen, dass die meisten
Sterne unserer Galaxis ein Planetensystem besitzen. Viele davon
enthalten Planeten, die eine feste Oberfläche besitzen, ähnlich
groß wie unsere Erde sind und auf denen es flüssiges Wasser geben
kann.
ße­rer Entfernung umkreisen, finden las­
alles in allem nur drei Exoplaneten ge­
Ein anderes Team von Astronomen
sen. Andererseits ist es sehr unwahr­
funden wurden. Nun haben die Astro­
aus Frankreich, Belgien, Portugal und der
scheinlich, dass der Hintergrundstern,
nomen die recht geringe Wahrscheinlich­
Schweiz hat mit der oben beschriebenen
dessen Licht verstärkt wird, der Vorder­
keit, mit der sich Planeten auf diese Wei­
Spektralmethode ebenfalls nach Planeten
grundstern, bei dem ein Planet entdeckt
se entdecken lassenen, wieder heraus­
gesucht und sich dabei auf die Sternklas­
werden soll, und unsere Erde exakt in ei­
gerechnet und kamen zu dem erstaun­
se der Roten Zwerge konzentriert. Diese
ner Linie liegen. Außerdem muss der Pla­
lichen Ergebnis, dass es mehr Planeten als
Sternen sind mit rund 2200 bis 3800 Kel­
net so zu seinem Stern stehen, dass auch
Sterne geben muss, und dass die meisten
vin deutlich kühler als unsere Sonne mit
er vor dem Hintergrundstern vorbeizieht.
davon Supererden sind, also Planeten mit
knapp 5800 Kelvin. Bei ihnen kann man
So kommt es, dass in den Beobach­
fester Oberfläche und größerer Masse als
mit dieser Methode im Gegensatz zur Mi­
die Erde.
krolinsen-Methode Supererden in der be­
tungsdaten aus insgesamt sechs Jahren
Zum Nachdenken
OGLE-2005-BLG-390 und die Mikrolinsen-Methode
E
ine Phalanx von Teleskopen sucht
RE  [4 G ML c –2 DL(DS DL)/DS]1/2.
u  p/RE,
A  (u22)/[u (u22)1/2].
seit geraumer Zeit nach Mikrolin­
sen-Ereignissen, bei denen ein Stern vor
Die Masse des Linsensterns ist ML  0,22
einem weiter entfernten Stern vorüber­
MA, die Dis­tanzen zum Hintergrund-
Aufgabe 3: Unter der Annahme, dass
zieht und diesen dabei mit seiner Gravi­
und Linsenstern sind DL  1,05 RGC und
das Überqueren der Strecke d  2 RE die
tationslinsenwirkung verstärkt. Der Ver­
DS  0,866 RGC. Welche Größe hat der
Zeit Dt  22 Tage in Anspruch nahm, be­
stärkungseffekt äußert sich dabei in ei­
Einstein-Radius des Linsensterns OGLE-
rechne man die Geschwindigkeit des Lin­
ner Lichtkurve wie derjenigen auf S. 29.
2005-BLG-390L? Man gebe das Ergebnis
sensterns relativ zur Sichtlinie Erde– Hin­
in AE an. G  6,6743  10 –11 m3 kg–1 s–2,
MA  1,989  1030 kg, c  2,998  108 m/s,
tergrundstern in km/s.
Aufgabe 1: Die maximale Signalverstär­
kung Amax hängt vom Abstand p des
AMQ
Abstand des galaktischen Zen­trums:
Ihre Lösungen senden Sie bitte bis zum
Linsensternpfads zur Verbindungslinie
RGC  7,62 kpc, 1 pc  1 AE/tan(1°/3600),
15. September 2012 an: Redak­tion SuW –
Erde –Hintergrundstern ab. Ist p  0, so
1 AE  1,496  1011 m.
Zum Nach­denken, Haus der As­tro­no­mie,
MPIA-Campus, Kö­nigstuhl 17, D-69117
wird das Bild des Hintergrundsterns zu
einem Kreis um den Linsenstern trans­
Aufgabe 2: Für die maximale Signalver­
Hei­­del­berg. Fax: 06221 528377.
formiert. Dieser so genannte EinsteinRing hat um den Linsenstern den Radius:
stärkung Amax  3,0 berechne man den
Einmal im Jahr werden unter den erfolg­­
reichen Lösern Preise verlost: siehe S. 109
28
September 2012
Abstand p. Es gelten die Beziehungen:
Sterne und Weltraum
wohnbaren Zone nachweisen. Das ist der­
jenige Bereich um einen Stern, in dem
flüssiges Wasser vorkommen kann.
Planeten in der bewohnbaren Zone
sind deshalb so interessant, weil das Vor­
handensein von flüssigem Wasser und ei­
Die Mikrolinsen-Methode
B
ei der Suche nach Planeten mit der Mikrolinsen-Methode muss eine bestimmte
Anordnung eintreten: Zieht ein Stern zwischen der Erde und einem entfernten
anderen Stern vorüber, so wird für eine gewisse Zeit das Licht des entfernten Sterns
ner ansonsten festen, also felsigen Ober­
durch die Gravitation des vorderen wie bei einer Linse gebeugt (siehe obere Grafik).
fläche das Entstehen von Leben, wie wir
Dadurch erscheint uns das Licht der Quelle auf der Erde kurzzeitig heller als sonst.
es von der Erde kennen, überhaupt erst er­
Wird der Linsenstern von einem Planeten begleitet, so beugt auch dessen Gravita-
möglicht.
tionsfeld das Licht des Sterns im Hintergrund. Dann entsteht ein zweites, kleineres
Umso wichtiger ist die Entdeckung,
Maximum in der Lichtkurve (siehe untere Grafik).
dass ungefähr 41 Prozent der Roten Zwer­
Die Lichtkurve von OGLE-2005-BLG-390 enthält zahlreiche Beobachtungen
ge in unserer Galaxis von einem solchen
verschiedener Instrumente und Teleskope, dargestellt mit verschiedenen Farben.
Planeten umrundet werden. Mit einem
Deutlich ist die rund 40 Tage andauernde Verstärkung des Lichts durch den vorbeizie-
Anteil von 80 Prozent sind Rote Zwerge
henden Stern zu erkennen (Mitte). Das Inset links stellt den Verlauf der Sternhellig-
die häufigste Sternklasse im Milchstra­
keit über mehr als vier Jahre hinweg dar. Die Ausschnittsvergrößerung (rechts) zeigt
ßensystem. Ihre Zahl liegt daher bei insge­
das zweite, kleinere Maximum der Lichtkurve. Die Linien entstammen verschiedenen
samt 160 Milliarden. Das bedeutet aber, es
Erklärungsmodellen: orange steht für das Modell ohne Planet, grau für das Modell
muss Abermilliarden Planeten geben, auf
mit einer zweiten Lichtquelle im Hintergrund und die blaue Linie zeigt das Modell
denen Ozeane, Flüsse und Seen vorkom­
mit Planet als Begleiter des Vordergrundsterns. Die Beobachtungsdaten schließen
men können. Ungefähr 100 davon befin­
die ersten beiden Modelle aus.
den sich weniger als 10 Parsec (32,6 Licht­
jahre) von uns entfernt
Die habitable Zone ist bei Roten Zwer­
gen aufgrund der niedrigen Oberflächen­
temperatur dieses Sterntyps näher am
Zentralgestirn als zum Beispiel bei der
Sonne. Andererseits neigen Rote Zwerge
zu starken Ausbrüchen. Dadurch ist even­
tuell vorhandenes Leben wahrscheinlich
Quelle
immer wieder starken Ultraviolett- und
Röntgenstrahlen ausgesetzt, die wiede­
rum der Entwicklung höheren Lebens
nicht förderlich sind.
Steffen Brinkmann promovierte über Tur-
MOA / SuW-Grafik
Beobachter
Gravitationslinse
bulenz in Akkretionsscheiben an der Universität Heidelberg und forscht nun über parallele
Programmierung am Höchstleistungsrechenzentrum in Stuttgart (HLRS).
3
1,6
OGLE
1,5
2
www.sterne-und-weltraum.de
1
Helligkeitsverstärkung
Bonfils, X., et al.: The HARPS search for
southern extra-solar planets? XXXI.
The M-dwarf sample. In: Astronomy
& Astrophysics (eingereicht, 2012),
arXiv:1111.5019v2
Delfosse, X, et al.: The HARPS search
for southern extra-solar planets. XXXV.
Super-Earths around the M-dwarf
neighbors Gl 433 and Gl 667C. In:
Astronomy & Astrophysics (eingereicht,
2012), arXiv:1202.2467v1
Beaulieu, J.-P. et al.: Discovery of a cool
planet of 5.5 Earth masses through
gravitational microlensing. In: Nature
439, S. 437 – 440 (2006)
1,4
3
2,5
1,3
-1000
0
Tage relativ zum 31. Juli 2005
9,5
10
10,5
11
Tage relativ zum 31. Juli 2005
2
J.-P. Beaulieu, CNRS / SuW-Grafik
Literaturhinweise
Signal des
Planeten
OGLE
RoboNet
Canopus
Danish
Perth
MOA
1,5
1
-30
-20
-10
0
-10
20
-30
Tage relativ zum 31. Juli 2005
September 2012
29