Bist du schon einmal auf die Jagd gegangen … nach Planeten?
Es mag seltsam klingen, aber genau das tun Astronomen! Jahrhundertelang dachten wir, die acht Planeten unseres Sonnensystems seien alles, was es gibt. Doch in den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler Tausende von Welten entdeckt, die ferne Sterne umkreisen. Diese werden als extrasolare Planeten oder kurz Exoplaneten bezeichnet, und sie kommen weitaus häufiger vor, als wir uns einst vorstellen konnten. Die Jagd nach Planeten ist noch nicht vorbei, sondern fängt gerade erst an!
Exoplaneten zu finden, ist jedoch eine echte Herausforderung. Sie sind klein, dunkel und selbst mit den leistungsstärksten Teleskopen fast unmöglich zu erkennen. Stattdessen wenden Astronomen eine Reihe cleverer Tricks an und folgen Hinweisen und Mustern, um diese weit entfernten Welten zu enthüllen.
Trick 1: Einen Planeten mittels direkter Abbildung entdecken
Die erste und einfachste Idee ist, einfach ein Foto von einem Planeten zu machen. Diese Methode wird als direkte Bildgebung bezeichnet.
Das ist leichter gesagt als getan! Das Licht eines Sterns kann das schwache Leuchten von angestrahlten Planeten in der Nähe leicht überdecken. Um dies zu umgehen, verwenden Astronomen spezielle Instrumente, die das helle Sternenlicht ausblenden und so schwer erkennbare Planeten in der Umlaufbahn sichtbar machen. Dieser Trick funktioniert am besten bei sehr großen Planeten, die weit entfernt von ihren Sternen kreisen. Diese Welten reflektieren mehr Licht und sind weit genug entfernt, sodass sie vom gleißenden Licht des Sterns getrennt werden können.
Obwohl die direkte Abbildung einige beeindruckende Entdeckungen zutage gefördert hat, funktioniert sie nur bei einer kleinen Anzahl von Planetensystemen.
Trick 2: Suche nach wackelnden Sternen mithilfe der Radialgeschwindigkeit
Wie ein echter Jäger kann man manchmal sein Ziel nicht sehen und muss stattdessen nach Hinweisen in der Nähe suchen. Sterne können Anzeichen dafür hinterlassen, dass sie einen Planeten verbergen. Einer dieser Hinweise ist, dass der Stern wackelt!
Wenn ein Planet einen Stern umkreist, zieht die Schwerkraft des Planeten auch am Stern, wodurch dieser im Weltraum wackelt. Der wissenschaftliche Begriff dafür lautet Radialgeschwindigkeit.
Die Bewegung ist sehr gering, aber mit empfindlichen Instrumenten ist es möglich, wackelnde Sterne zu erkennen – und damit Anzeichen dafür, dass dort auch Exoplaneten sein könnten!
Trick 3: Positionsänderungen mithilfe der Astrometrie verfolgen
Eine weitere Möglichkeit, Sterne zu entdecken, die sich seltsam bewegen (und daher möglicherweise von Exoplaneten umkreist werden), besteht darin, die Position eines Sterns am Himmel sorgfältig zu messen.
Ein Stern mit einem Planeten bewegt sich nicht in einer perfekt geraden Linie durch den Weltraum, sondern beschreibt stattdessen eine winzige, geschwungene Bahn, da er auf die Schwerkraft des Planeten reagiert. Es ist, als würden der Stern und seine Planeten einen kosmischen Tanz aufführen!
Diese Technik wird Astrometrie genannt und wird von der Gaia-Mission der ESA genutzt. Je größer der Planet und je weiter er vom Stern entfernt ist, desto leichter lässt er sich mit Astrometrie finden.
Trick 4: Achte mithilfe der Transitmethode auf Schatten
Manchmal sieht ein Jäger nicht sein Ziel, sondern dessen Schatten! Wenn ein Planet aus unserer Sicht vor seinem Stern vorbeizieht, blockiert er einen kleinen Teil des Lichts. Dies wird als Transit bezeichnet. Der Stern scheint leicht zu verblassen und kehrt dann zu seiner normalen Helligkeit zurück, sobald der Planet aus dem Weg ist.
Transite sind schwer zu erkennen, da die Veränderung der Helligkeit so gering ist, aber spezielle Teleskope zur Planetenjagd wie die Plato-Mission der ESA sind sehr gut in ihrer Aufgabe! Plato kann sogar erdähnliche Exoplaneten um Sterne wie unsere Sonne finden, obwohl diese Planeten recht klein sind und daher nicht viel Licht verdecken!
Exoplanetenjäger müssen geduldig sein und Monate oder sogar Jahre warten, um ein sich wiederholendes Muster der Sternverdunkelung zu erkennen. Die Plato-Mission der ESA ist darauf ausgelegt, Tausende von Sternen gleichzeitig zu beobachten und nach diesen sich wiederholenden Signalen zu suchen. Indem sie messen, wie stark das Licht nachlässt und wie oft der Transit auftritt, können Astronomen anhand von Plato’s Daten die Größe und Umlaufbahn eines Planeten bestimmen.
Die Jagd geht weiter!
Mit diesen Methoden haben Astronomen Tausende von Exoplaneten entdeckt und eine bemerkenswerte Vielfalt an Welten enthüllt. Einige sind riesige Gasriesen, die dicht um ihre Sterne kreisen. Andere sind gefrorene Planeten, die weit entfernt treiben. Ein paar liegen vielleicht sogar in Bereichen um ihre Sterne, in denen die Temperatur genau richtig ist, damit flüssiges Wasser existieren kann!
Und das ist erst der Anfang. Viele Planeten müssen noch gefunden werden, versteckt im Licht ihrer Sterne oder darauf wartend, dass die richtige Technik sie enthüllt. Vielleicht ist einer dieser Planeten wie die Erde und könnte sogar Leben beherbergen. Möchtest du helfen, einen solchen Planeten aufzuspüren?
