Exoplaneten

 

Als erstes muss der Begriff Exoplaneten geklärt werden Bei Exoplaneten handelt es sich um Planeten, die ihre Umlaufbahn in einem anderem Sonnensystem haben und um eine andere Sonne, als die unsere kreisen. Das Vorhandensein solcher Planeten ist natürlich die Grundvoraussetzung, das sich anderswo im Universum intelligentes Leben entwickelt haben könnte. Bis heute sind über 100 Exoplanten entdeckt wurden. [Stand vom 09.07.2003]
Der Doppler-Effekt wurde von dem Wissenschaftler Christian Doppler im Jahre 1842 entdeckt. Er fand heraus, das sich alle Schall- und Lichtwellen von einer Quelle die sich vom Betrachter entfernt oder zu bewegt eine Frequenzänderung erfährt. Um dies an einem einfachen Beispiel zu erklären, nehme ich als Beispiel einen Krankenwagen. Bewegt sich ein Krankenwagen auf den Betrachter zu, so hört man hohe Töne. Bewegt sich der Krankenwagen jetzt vom Betrachter weg, dann werden die Töne tiefer. Die Erklärung dafür ist recht einfach. Der Krankenwagen sendet zu jedem Zeitpunkt die gleiche Anzahl an Schallwellen aus. Bewegt sich der Krankenwagen auf uns zu, dann erreichen uns in gleichem Zeitabstand mehr Wellen. Die Frequenz des Tones ist hoch. Bewegt sich der Krankenwagen von uns weg, dann erreichen uns weniger Schallwellen und dadurch wird die Frequenz kleiner und dadurch der Ton tiefer. Das gleiche Phänomen tritt bei Lichtwellen, wie sie Sterne entsenden, auf. 

Geht man davon aus, das sich alle Massen gegenseitig anziehen, egal wie groß die eine und wie klein die andere ist, ist klar, das z.B. nicht nur die Sonne an einem Planeten, sondern der Planet auch an der Sonne zieht. Wenn man einen Stern über Wochen, Monate oder Jahre beobachtet, muss man somit feststellen, dass dieser rotiert und somit die Position am Himmel ändert. Ist dies der Fall muss eine Masse an der Sonne ziehen. Wissenschaftler gehen heute davon aus, das dies ein Planet ist. Das einzige Problem, was Wissenschaftler nun haben, ist das sie nur massenreiche Planeten oder sehr sonnennahe Planeten aufspüren lassen. Fast alle bis heute entdeckten Planeten sind jupiterähnliche Planeten. [Was dies ist, wird hier erklärt.] Auf diesen ist aber die Möglichkeit sehr gering, dass sich dort leben gebildet hat.

Möglichkeiten der Planetenaufstöberung

Radialgeschwindigkeitsmethode
Bei dieser Methode, auch Dopplerspektroskopie genannt, werden leichte Veränderungen im Lichtspektrum des Sterns untersucht. Diese kommen zu Stande, wenn eine große Masse, z.B.: ein Planet an dem Stern zieht. Dadurch wird wie oben bei dem Krankenwagenbeispiel die Frequenz des Lichtes verzerrt, was dazu führt, das sich Spektrallinien im Spektrum des Lichtes verschieben. Aus diesen Verschiebungen können Astronomen die Umlaufzeit, Masse und Abstand des unsichtbaren Begleiters bestimmen. Planeten, die so gefunden werden, wurden mittels indirekter Beobachtung entdeckt.

Bild: Planetenermittlung mittels Massepunktverschiebung des Systems Sonne-Planet
Astronomie
Bei dieser Methode versucht man die Bewegung des Sterns optisch festzustellen. Man tut dies indem man sich einen viel weiter entfernten Stern sucht, der als Fixpunkt dient. Nun kann man bestimmen, wie sehr der Stern schwankt. Daraus können Astronomen wieder schlussfolgern, wie schwer der Planet ist, welche Umlaufzeit er um den Stern hat, sowie seinen Abstand zur Sonne. Planeten, die so gefunden werden, wurden mittels indirekter Beobachtung entdeckt.
Transit-Methode
Bei dieser Methode braucht man sehr viel Glück, da man die Helligkeit eines Sterns bestimmt. Fliegt nun ein Planet vor den Stern, dann blockiert er ein geringen Anteil des Lichtes. Diese Abdunklung des Sterns können extrem empfindliche Messgeräte messen. Daraus können Wissenschaftler auf die Größe eines Planeten schließen. Planeten, die so gefunden werden, wurden mittels indirekter Beobachtung entdeckt.
Nulling-Interferometrie
Da Planeten kein eigenes Licht aussenden, ist es extrem schwierig diese optisch sichtbar zu machen. Bei der Nulling-Interferometrie benötigt man mehrere Teleskope. Alle machen zur gleichen Zeit, das gleiche Bild. Nun kann man die Lichtfrequenzen des Sterns entfernen, indem man die empfangene Strahlung verschiebt, und zwar so, das sich Wellenberge und -täler zweier Lichtstrahlen überlagern. Überlagert man gleichartige Strahlungen, heben diese sich gegenseitig auf. Dadurch kann man jetzt die Strahlung erkennen, die der Planet reflektiert. Planeten, die so gefunden werden, wurden mittels direkter Beobachtung entdeckt.
Koronographie
Bei der Koronographie wird ein Stern mit nur einem Teleskop beobachtet. Dadurch versucht man die Lichtstrahlen, die ein Planet reflektiert direkt zu sehen. Da der Stern aber um ein vielfaches heller ist, muss man das Licht des Sterns abschalten. Man versucht dies, indem man den Stern im Teleskop mit einer winzigen Maske bis auf die Korona abdeckt, wodurch man sich erhofft den Planeten sichtbar zu machen. Planeten, die so gefunden werden, wurden mittels direkter Beobachtung entdeckt.


Oben: Dies sind Messwerte zweier Sterne über einen gewissen Zeitraum. [Die Gelben Punkte geben den Standort des Sternes wieder.] Man erkennt eindeutig, dass etwas an dem Stern ziehen muss, da dieser seine Position ändert.

Ich möchte Ihnen auf dieser Seite einige interrasante Vorstellen.

Der Massereichste

Der Massereichste bisher bekannte Planet umkreist den Stern HD 168443. Der Stern ist 123 Lichtjahre von der Erde entfernt. Seine Masse ist 17 Mal größer als die des Jupiters (Masse Jupiter = 1 900*1024 kg [zum Vergleich: Masse Erde = 5,97*1024 kg]). Damit müsste der Planet Massereich genug sein, um die Kernfusion (Wasserstoffreaktion) zu beginnen. Warum dies nicht der Fall ist, wissen die Wissenschaftler noch nicht.

Geringste Umlaufzeit und
Kürzeste Distanz (Sonne – Planet)

Beim 141 Lichtjahre entfernten Stern HD 83443 ist der Explanet, der gleich zwei Rekorde innehat. Er ist mit nur 5,7 Millionen Kilometern Abstand der Sonnennächste Planet (Entfernung Sonne – Merkur: 58 Millionen Kilometer [zum Vergleich: Sonne – Erde: 150 Millionen Kilometer]). Er ist mit einer Umlaufzeit von 2,986 Tagen auch der Planet, der seinen Stern am schnellsten umrundet hat (Umlaufzeit Merkur = ~87,6 Tage).

Bewohnbarer Planet?

Die größte Wahrscheinlichkeit ein bewohnbarer Planet zu sein, hat der Wüstenplanet, der um Epsilon Eridani kreist.
Epsilon Eridani ist ein orangeroter Zwergstern mit 0,8 Sonnenmassen, der somit kühler und kleiner als unsere Sonne ist. Er ist ungefähr 10 Lichtjahre von uns entfernt.
Kommt Ihnen der Name Epsilon Eridani bekannt vor. Die Raumstation Babylon 5 aus der gleichnamigen Fernsehserie kreist um Epsilon Eridani. Ein Wüstenplanet, der um Epsilon Eridani kreist, ist auch immer wieder als „Vulkan“, Heimatwelt der Vulkanier aus „Star Trek“ im Gespräch.
Epsilon Eridani ist aber mit nur 1 Milliarde Jahre zu jung, um intelligentes Leben hervorzubringen. Unsere Erde z.B. benötigte 4 Milliarden Jahre um so zu werden, wie sie ist. Aus diesem Grund schwenkten Trekkies immer wieder auf 40 Eridani um, da dieser älter ist – vielleicht zu unrecht?
40 Eridani ist etwa 4 Milliarden Jahre alt, besitzt aber nach heutigem Kenntnisstand keine Planeten. Die Anzeichen, dass es noch mehr Planeten bei Epsilon Eridani geben soll häufen sich. Jetzt drängen Wissenschaftler darauf, die Region um den Stern mit dem Hubble-Weltraumteleskop zu untersuchen.

Was ist notwendig, damit auf einem Planeten leben entstehen kann? Die wichtigste Voraussetzung ist, das der Planet den Stern in einer bewohnbaren Zone umkreist. Das heißt, das der Planet sich in Umlaufbahn befindet, wo Wasser auf dem Planeten existieren kann, also nicht gefriert oder verdampft. Zumindest ist Wasser nach unseren bisherigem wissenschaftlichen Stand Lebensgrundlage für alle Lebewesen.

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Stand 09.07.2003