Die Suche nach der zweiten Erde
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Die Suche nach der zweiten Erde Wolf-G. Blümich nach einem Vortrag von Dr. Daniel Kubas Katholische Schule Salvator, Berlin 17.12.2009 Eine besondere Physik-Doppelstunde hielt Daniel Kubas am 9.12.2009 in seiner alten Schule, in der er 1993 das Abitur gemacht hat. Inzwischen ist er als Astronom oft in Südamerika und jetzt in Paris, wo er mit optischen Instrumenten den Himmel beobachtet und bei fernen Sonnen, also den Sternen, nach Planeten sucht. Von dieser Arbeit berichtete er in einem reich bebilderten Vortrag den Schülerinnen und Schülern des ersten Semesters und des Physik-Leistungskurses. Dabei erläuterte er verschiedene Verfahren, mit denen man solche Planeten ausfindig machen kann. Vor 15 Jahren waren extrasolare Planeten noch eine reine Hypothese. Aber seit 1995 findet man immer mehr Planeten bei fernen Sonnen. Inzwischen sind es schon etliche Hundert. Und es ist nur noch eine Frage der Zeit, wann einmal ein Planet gefunden wird, bei dem die Bedingungen so sind, dass man vermuten kann, dass dort erdähnliche Zustände herrschen. Alle Informationen über ferne Planeten bekommt man nur über das wenige Licht, das von ihnen oder ihren Sonnen unsere Erde erreicht. Inzwischen gibt es immer bessere Instrumente und trickreichere Verfahren, um dieses Licht auszuwerten und darin nach Spuren von Planeten zu suchen. - Man kann mit Superteleskopen den Himmel absuchen. Oft arbeiten mehrere Sternwarten (Observatorien) zusammen und es werden auch Teleskope auf Satelliten, z.B. das Hubble-Teleskop, eingesetzt. Dieses hat im November 2008 einen Planeten bei dem Stern Fomalhaut im Sternbild der Australischen Fische ausgemacht. Im Abstand von zwei Jahren wurden zwei Bilder des Materiegürtels um den Stern aufgenommen und übereinander gelegt. Darauf kann man einen Punkt erkennen, der sich in dieser Zeit bewegt hat. Das muss dann ein Planet sein. Der Stern selbst in der Mitte ist ausgeblendet worden, damit sein Licht nicht das wenige vom Materiegürtel gestreute Licht überstrahlt. Die Suche nach der zweiten Erde Seite 1 von 3 - Man beobachtet ganz kleine periodische Änderungen in der Geschwindigkeit und Position eines Sterns, die durch die Anziehungskräfte mit einem nicht sichtbaren Planeten entstehen. Dann weiß man auch, dass da ein Planet sein muss und kann aus der Sternbewegung sogar auf seine Größe und Umlaufbahn schließen. Diese periodischen Verschiebungen machen sich im Farbspektrum des Sterns bemerkbar. Ähnlich wie die Schallwellen beim Martinshorn eines vorbeifahrenden Feuerwehrautos werden die Lichtwellen einmal blauverschoben (hoher Ton) oder rotverschoben (tiefer Ton). - Wenn man geringe periodische Helligkeitsschwankungen eines Sterns wahrnimmt, ist dies ein Hinweis auf einen Planeten, der seinen Stern gerade so umkreist, dass er aus Sicht der Erde immer wieder vor ihm vorbeikreist, den Stern also etwas verdeckt, so dass etwas weniger Licht von ihm zur Erde kommt. - Zieht ein Stern aus der Erdensicht am Himmel nahe an einem dahinter liegenden Stern vorbei, entstehen vorübergehend Mehrfachbilder des Hintergrundsterns. Der die Sichtlinie kreuzende Stern wirkt als sogenannte Gravitationslinse, die das Licht der Quelle um das mehrere Hundertfache verstärken kann, da ja nun Licht aus einem größeren Raumwinkel vom Quellstern zur Erde gelenkt wird. Licht wird nämlich durch das Gravitationsfeld eines Sternes oder Planeten ebenso abgelenkt wie durch klassische optische Linsen. Zwar kann man diese Mehrfachbilder zurzeit noch nicht auflösen, wohl aber die sich zeitlich ändernde Gesamthelligkeit der Bilder (einschließlich des Lichtes des Linsensterns). Diese messbare Helligkeitskurve (auch Lichtkurve genannt, siehe obere Kurve in der Graphik) ist der Fingerabdruck der Linse und verrät, ob die Linse ein einzelner Stern ist oder planetare Begleiter hat. Die Suche nach der zweiten Erde Seite 2 von 3 - Das Licht eines Planeten lässt sich auch so auswerten, dass man etwas über die Atmosphäre, Temperatur und die Zusammensetzung seiner Oberfläche sagen kann. Meint man nun mit einem dieser Verfahren einen fernen Planeten entdeckt zu haben, wird mit anderen Verfahren geprüft, ob sich die Vermutung bestätigen lässt. Dann wird ggf. weiter untersucht um festzustellen, ob auf ihm Bedingungen herrschen, bei denen Leben ähnlich dem auf der Erde möglich sein könnte. Das wäre der Fall, wenn der Planet Sauerstoff in seiner Atmosphäre hat und auf ihm Temperaturen herrschen, bei denen es flüssiges Wasser geben kann. In den nächsten Jahren wird bestimmt der erste Planet eines fernen Sterns gefunden werden, auf dem Leben zu vermuten ist. Nach seinem Vortrag berichtete Daniel Kubas noch, wie er zur Astronomie gekommen ist und nun begeistert nach erdähnlichen Planeten sucht: Nach dem Abitur studierte er Physik an der TU Berlin und wählte dort als Spezialgebiet die Astronomie, weil ihn das einfach interessierte. Und wenn etwas wirklich interessiert, dann entwickelt man auch Ehrgeiz und Hartnäckigkeit, bis das Ziel erreicht ist. Die Ausprägung dieser Qualitäten ist nicht unbedingt schon an Hand der Strebsamkeit in der Schule voraussagbar. Schließlich promovierte er an der Universität in Potsdam mit dem Thema „Anwendungen des Galaktischen Mikrolinseneffektes“. Und mit dieser Methode sucht er heute in einem internationalen Team von Astronomen nach fernen Planeten. Meistens spricht er mit seinen Kollegen Englisch. An der europäischen Sternwarte in Chile ist es natürlich vorteilhaft auch Spanisch sprechen zu können. Und jetzt braucht er Französisch bei seiner Arbeit in Paris. Deutsch spricht er zurzeit kaum noch. Physik und Informatik waren die Fächer an der Schule, die für seinen Werdegang sehr wichtig waren, und mehr Sprachen wären gut gewesen. Der Computer ist als Arbeitsmittel nicht wegzudenken. Ein sehr großer Teil der Arbeit besteht aus der Entwicklung von Auswerteprogrammen für die Beobachtungsdaten und aus der Programmierung von Simulationen, mit denen man prüfen kann, ob die Theorien, mit denen man sich die Beobachtungen zu erklären versucht, stimmen können. Das Wichtigste aber ist es für seine Arbeit wirklich begeistert zu sein und in einem guten Team zu arbeiten. Quellen: Vortrag von Daniel Kubas, Bilder z.T. abgeändert Die Suche nach der zweiten Erde Seite 3 von 3
