Die Jagd auf Planeten

Extrasolare Planeten direkt zu beobachten, ist noch nicht möglich. Aber das könnte sich bald ändern

"Einzig ist also der Himmel, der unermessliche Raum. ... In ihm sind zahlreiche Sterne, Gestirne, Weltkugeln, Sonnen und Erden sichtbar ... und müssen unzählige andere vernünftigerweise angenommen werden. ... Wir sehen nur die Sonnen, welche die größeren, ja die größten Körper sind, nicht aber deren Erdkörper oder Planeten, welche, da ihre Massen viel kleiner sind, für uns unsichtbar sind. ... Hiernach gibt es nicht eine einzige Welt, eine einzige Erde, eine einzige Sonne, sondern so viele Welten, als wir leuchtende Funken über uns sehen." Das schrieb nicht etwa ein zeitgenössischer Astrophysiker als Plädoyer für die Existenz bewohnbarer Welten außerhalb unseres eigenen Sonnensystems, sondern Giordano Bruno im Jahr 1584 in seinem Werk De l'infinito, universo e mondi (Über das Unendliche, das Universum und die Welten).

Kosmische Scheiben: Brutstätten der Planeten

Die Stunde der Planetenjäger naht

14 Mal massereicher als die Erde und felsig wie kein anderer

Exobiologischer Phoenix aus der Asche

Unzählige Planetensysteme mit habitablen Welten?

So oder so ähnlich könnte der Exoplanet HD 209458b aussehen, Bild: ESA/Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS)

Die Ideen des Giordano Bruno mit seiner Abkehr vom geozentrischen Weltbild jagten der Kirche so viel Angst ein, dass er am 17. Februar 1600 als Ketzer auf dem Campo de' Fiori in Rom verbrannt wurde. Der Vatikan hat den Philosophen bis heute nicht rehabilitiert.

Inzwischen darf man öffentlich behaupten, dass die Erde nicht der Mittelpunkt des Universums ist, diese Tatsache bestreitet niemand mehr ernsthaft. Und unser Planet ist nachweislich nicht der einzige im Weltraum. In den letzten zehn Jahren wurden bereits 135 allgemein anerkannte Exoplaneten entdeckt, wobei nach wie vor um die Definition des Begriffes "Planet" gestritten wird. Selbst der neunte Planet unseres Sonnensystems ist inzwischen umstritten, viele Astronomen bezeichnen Pluto längst als Kuiper-Gürtel-Objekt (Heiße Zeiten auf Quaoar).

Herkömmlich gilt als Planet ein Himmelsobjekt, das zu klein ist, um eine Kernfusion zu entzünden, in etwa Kugelform hat und seinen Stern direkt umkreist. Zu diesen Minimalanforderungen kommen häufig noch ausfeilte Zusatzelemente wie Mindestgröße, Oberflächenaktivität oder Atmosphäre, um z. B. Asteroiden und Kometen auszugrenzen (vgl. Planetendefinition). Inzwischen gibt es neue Vorschläge von Kurzdefinitionen wie: "Ein Planet ist ein sphärisches Objekt, das keine Fusion aufrecht erhalten kann, im Orbit um einen Stern oder braunen Zwerg." (Gibor Basri). Noch gibt es keine Einigung, die Diskussion dauert an.

Der erste extrasolare Planet wurde 1995 mithilfe der so genannten Radialgeschwindigkeits-Methode entdeckt (Auf der Jagd nach extrasolaren Planeten). Die Schwerkraft eines Planeten bringt seinen Mutterstern ein bisschen ins Taumeln, das heißt, der Stern ändert seine Radialgeschwindigkeit und diese Verschiebungen lassen sich messen und bestimmen. Indirekt wird dadurch die Bahn des um ihn kreisenden Satelliten bestimmbar. Allerdings kann mit diesem Verfahren die Masse des unsichtbaren Objekts nicht genau bestimmt werden, zudem muss es eine Mindestgröße haben.

Deshalb wurden bisher vor allem große Planeten, ähnlich wie Jupiter, aufgespürt. Also keine Kandidaten für Leben. Den Astronomen gelingt es aber zunehmend, die Radialgeschwindigkeits-Methode zu verfeinern, um auch kleinere Objekte zu finden (vgl. Wir sind bereit, erdähnliche Welten zu entdecken!).

Die zweite Methode ist die der Beobachtung eines Transits, was 1999 zum ersten Mal gelang (vgl. Detection of Planetary Transits Across a Sun-like Star). Zieht ein Planet so vor seinem Stern vorbei, dass er von uns aus gesehen einen Teil des Lichts verdeckt, dann kann während dieser kleinen Finsternis der Abfall der Helligkeit gemessen werden. Bei diesem Verfahren kann der Durchmesser des Trabanten gemessen und dadurch seine Dichte bestimmt werden.

Bisher gelangen nur Blicke auf das Taumeln des Muttersterns oder die Schatten extrasolarer Planeten. Die Schwestern der Erde sind zu weit von uns entfernt und zu dunkel, um direkt beobachtet werden zu können. Nur Braune Zwerge (Astronomen bestimmen erstmals fundamentale Eigenschaften zweier astraler Paradiesvögel) zeigten sich schon direkt.

Eine unmittelbarer Blick auf einen Exoplaneten ist natürlich das, wovon die Astronomen träumen. In der aktuellen Ausgabe von Nature fasst Adam Burrows von der University of Arizona die theoretischen Möglichkeiten einer direkten Entdeckung zusammen. Wäre es möglich, das von einem Planeten reflektierte Licht abzubilden, könnte das Spektrum analysiert und dadurch Informationen über die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre gewonnen werden.

Extrasolare Planeten finden sich überall am Himmel, Bild: Harvard/Korzennick

Schon in der Vergangenheit hat sich Burrows intensiv solchen theoretischen Analysen der Strahlung extrasolarer Planeten beschäftigt (vgl. Theoretical Spectra and Atmospheres of Extrasolar Giant Planets und Spectra and Diagnostics for the Direct Detection of Wide-Separation Extrasolar Giant Planets). Voraussetzung wäre ein Abbildungsverfahren, das fähig ist, extreme Kontraste einzufangen, bzw. entsprechend zu filtern. Wenn es gelingt, das Licht eines Sterns zum Beispiel durch das Zusammenschalten von mehreren Teleskopen zu überlagern und durch die entstehende Interferenz sozusagen auszulöschen, könnte das schwache Dimmen eines Planeten direkt beobachtet werden. Das überstrahlende Licht des Zentralsterns würde so ausgeblendet.

Noch ist das für Planeten nicht gelungen, aber der US-Astronom ist zuversichtlich, dass es durch immer bessere Instrumente bald erreicht sein wird. Kommende Projekte wie das Large Binacular Telescope (LBT) auf der Erde oder COROT im Weltraum eröffnen viel versprechende Perspektiven.

Dann wird ein direkter Blick auf die chemische Struktur und die evolutionären Geheimnisse von Planeten in anderen Sonnensystemen möglich sein, wie Burrows schreibt: "Während der nächsten zwanzig Jahre wird es ein anwachsendes Crescendo neuer Ergebnisse über extrasolare Planeten geben, das unsere Anschauungen bezüglich der Natur planetarer Systemen komplett verändern wird." (Andrea Naica-Loebell)

Anzeige