Auch wenn ich prinzipiell nichts dagegen habe, bei der wissenschaftlichen Öffentlichkeitsarbeit auch mal ein bisschen dramatisch und spektakulär zu formulieren, kann man es auch übertreiben. Das hat heute die Presseabteilung des Harvard Center for Astrophysics in dieser Aussendung getan. Sie trägt den Titel “Invisible World Discovered” und natürlich war diese Phrase mit dem “unsichtbaren Planeten” viel zu fantastisch, als das die Medien sie ignorieren hätten können. Der unsichtbare Planet ist also schon durch alle Zeitungen, Blogs und anderweitigen Berichte gezogen – aber trotz allem definitiv nicht unsichtbar! Die Wissenschaft, die dahinter steckt ist aber enorm interessant.

Es geht um die Suche nach extrasolaren Planeten. Dafür gibt es ja viele verschiedenen Methoden die ich hier im Blog alle schon mal erklärt habe. Eine davon ist besonders trickreich, es handelt sich um die Methode der “Transitzeitvariationen”. Das habe ich hier ausführlich erklärt; ich fasse es aber nochmal kurz zusammen.

Manchmal hat man Glück, und ein extrasolarer Planet zieht von der Erde aus gesehen genau vor seinem Stern vorüber und blockiert dabei ein klein bisschen von dessen Licht. Deswegen gibt es Weltraumteleskope wie Kepler oder CoRoT die nichts anderes tun, als ständig die Helligkeit einer Vielzahl von Sternen zu messen und dabei probieren, genau solche charakteristischen Helligkeitsschwankungen zu finden, die auf die Existenz eines Planeten hinweisen. Das funktioniert mittlerweile recht gut, Kepler zum Beispiel hat schon hunderte Planetenkandidaten entdeckt und auch CoRoT ist erfolgreich. Wenn man so einen Planeten einmal gefunden hat, kann man mit ihm interessante Sachen anstellen. Sollte das extrasolare System tatsächlich nur aus einem Stern und einem Planeten bestehen, der ihn umkreist, dann muss diese Umkreisung völlig regelmäßig erfolgen. Von der Erde aus gesehen wird sich der Stern in periodischen Abständen verdunkeln und der Zeitraum, der zwischen den Verdunkelungen liegt, ist immer exakt gleich. Sollte sich aber noch ein zweiter Planet in dem System befinden, dann wird dessen Gravitationskraft die Bewegung des bekannten Planeten stören was dazu führt, dass die Verdunkelungen ein bisschen früher bzw. später als erwartet eintreten. Diesen Effekt nennt man “Transitzeitvariation” und man kann damit neue Planeten entdecken!

i-6601fb083ca1a74e38e67d961718c68b-lightcurveKepler19b-thumb-500x407.gif
Lichtkurve des Sterns Kepler 19. Wenn der Planet vorüber zieht, wird er dunkler (Bild: NASA)

Das probieren Astronomen schon länger, aber bisher ist es nicht wirklich gelungen. Meine Kollegen von der Unisternwarte Jena waren letztens Jahr die ersten, die wirklich Fortschritte gemacht haben. Sie haben erstmals zweifelsfrei Transitzeitvariationen eines Exoplaneten gemessen. Allerdings ist es schwierig, genau zu sagen, ob diese Effekte wirklich auf einen Planeten zurück zu führen sind oder vielleicht doch einen anderen Grund haben (Sternflecken, Beobachtungsfehler, etc). Außerdem ist es schwierig, aus der Transitzeitvariation die Eigenschaften eines Planeten abzuleiten. Verschiedene Planeten können, je nach Konfiguration, identische Transitzeitvariationen erzeugen. Hier kann man mit Computersimulationen die dynamischen Eigenschaften der Planeten untersuchen und so weitere Einschränkungn finden die helfen, die möglichen Lösungen einzugrenzen. Genau darüber habe ich kürzlich noch selbst geforscht und demnächst erscheint dazu hoffentlich eine wissenschaftliche Arbeit von mir und meinen Kollegen von der Uni Wien (Ich hatte ja eigentlich auch vor, ausführlich über diese dynamischen Methoden zur Unterstützung der Exoplanetensuche mit Transitzeitvariationen zu forschen, aber die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat meinen Antrag auf Förderung leider abgelehnt…).

Eine Gruppe amerikanischer Wissenschaftler unter der Leitung von Sarah Ballard vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics haben nun kürzlich das erste Mal definitiv einen extrasolaren Planeten durch die Transitzeitvariationen eines anderen Planeten entdeckt. Der Stern um den es geht heisst Kepler 19 und er ist der Sonne ziemlich ähnlich. Er wird von einem Planeten umkreist, der 14 Mal schwerer ist als unsere Erde und für einen Umlauf um den Stern nur wenig mehr als 9 Tage braucht. Alle 9 Tage verdeckt er also auch einen kleinen Teil des Sterns und sorgt für eine winzige Abschwächung des Lichts.
Ballard und ihre Kollegen haben nun sehr viele dieser Vorübergänge gemessen und dabei festgestellt, dass der Planet bis zu 5 Minuten früher bzw. später kommt, als man erwarten würde. Die entsprechenden Abweichungen waren dabei so regelmäßig und eindeutig, dass es kaum eine andere Interpretationsmöglichkeit mehr gibt: Kepler 19 muss noch von einem zweiten Planeten umkreist werden.

i-9c8baf1e88a237af85570e9f8ade191e-kepler19bttv-thumb-500x279.jpg

Transitzeitvariationen von Kepler-19b. Die x-Achse zeigt die Zeit, die y-Achse die Verspätung in Minuten (Ballard et al 2011)

Im Gegensatz zu den Pressemeldungen ist dieser Planet aber NICHT unsichtbar. Ballard & Co haben ihn einfach nur nicht gesehen. Aber damit unterscheidet er sich kaum von der großen Mehrheit der anderen bekannten extrasolaren Planeten. So gut wie keinen davon haben wir direkt beobachtet, alle Entdeckungen erfolgten nur über indirekte Methoden wie zum Beispiel die mit den Transits, bei denen man aus der Helligkeitsänderung des Sterns auf die Existenz des Planeten schließt. Auch die Methode der Transitzeitvariation ist so eine indirekte Methode. Der entdeckte Planet selbst ist aber natürlich nicht unsichtbar. Er muss nichtmal zwingend besonders dunkel sein – es kann (und wird) sich um einen ganz normalen Planeten handeln, der eben einfach nur nicht direkt beobachtet wurde, was aber nicht im geringsten außergewöhnlich ist.

Noch weiß man nicht viel über den Planeten. Wie ich oben schon geschrieben habe, kann man ohne weitere Informationen nicht genau sagen, wie schwer er ist und auf welcher Bahn er sich befindet. Die Transitzeitvariationen können durch verschiedenste Planeten erklärt werden. Ballard & Co zeigen in ihrer Arbeit einige der Möglichkeiten:

i-d33c0f2a25985f3f617d441173ba00b5-kepler19c-thumb-500x442.jpg
Verschiedene mögliche Bahnen des zweiten Planeten (Ballard et al 2011)

Es könnte ein kleiner Planet sein, der sich nahe am Stern befindet oder ein großer, der weit entfernt ist. Ohne weitere Beobachtungen lässt sich das nicht unterscheiden. Aber das Weltraumteleskop Kepler ist gerade dabei, diese weiteren Beobachtungen zu machen und auch die anderen Astronomen werden sich auf dieses System stürzen. Ich bin zuversichtlich, dass wir bald mehr darüber wissen. Und in ein paar Jahren sind unsere Methoden sicher auch so weit, dass wir eine direkte Aufnahme des Planeten machen können, der dann definitiv nicht mehr “unsichtbar” sein wird.

Kommentare (8)

  1. #1 Johannes
    9. September 2011

    Was mir gerade auffällt…
    diese Methode hat doch einen großen Haken, nämlich den, dass man für weiter entfernte (von seinem Stern) Planeten sehr lange auf dessen Transit warten muss, den man möglichst auch ein paar mal messen sollte, um Gewissheit zu haben, oder?
    Nimmt man an, dass man einen Planeten wie den Mars über diese Methode finden möchte, dann müsste man ja schon 10 Jahre warten, bis man oft genug den Transit messen konnte.

    Ist das der Grund, weshalb oftmals extrem große und dem Stern sehr nahe Exoplaneten gefunden werden?
    Und gibt es da schon Aussicht auf verbesserte Methoden? Also dass man zuverlässig und “schnell” kleinere und weiter entfernte Planeten finden kann.

  2. #2 celsus
    9. September 2011

    Lässt sich hier eigentlich sagen, dass es genau *einen* weiteren Planeten gibt, oder können das auch mehrere sein? Gibt es bisher überhaupt eine Möglichkeit, etwas über die genaue Anzahl der Planeten bei so weit entfernten Objekten zu herauszufinden?

  3. #3 ehtuank
    9. September 2011

    @Johannes
    “Ist das der Grund, weshalb oftmals extrem große und dem Stern sehr nahe Exoplaneten gefunden werden?”
    Exakt. Außerdem ist es bei geringem Bahnradius weitaus wahrscheinlicher, dass sich der Planet genau durch die Blickachse Erde-Stern bewegt, als bei großem Bahnradius.

  4. #4 Sebastian T.
    10. September 2011

    Wer sich selbst auf die Suche nach extrasolaren Planeten machen will (vom eigenen PC aus), der kann das bei http://www.planethunters.org/ tun. Ist ganz nett, wenn man selbst eine Kleinigkeit zur Forschung beitragen kann. 😉
    Florian Freistetter hat hier schon mal über dieses Projekt geschrieben: http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/12/extrasolare-planeten-selbst-entdecken-planet-hunters.php

  5. #5 Carsten
    10. September 2011

    Und jetzt führe man sich vor Augen, wie NAHE diese Planeten mit kosmischen Maßstäben eigentlich sind, und wie wenig wir diesbezüglich eigentlich von unserer eigenen kleinen Galaxie sehen können.
    Schreibt man sich mal ein paar Zahlen zu Entfernungen und Anzahl entdeckter extrasolarer Planeten nebeneinander auf ein Blatt Papier, dann gerät man unglaublich schnell ins Träumen darüber, wie viele unentdeckte Welten dort draußen noch lauern mögen.

    Ich sehe das so: Die Suche nach extrasolaren Planeten ist doch eigentlich irgendwie der Versuch, mögliches Leben auf anderen Planeten theoretisch plausibel zu machen?
    Das ist sehr platt formuliert, entschuldigung. Man könnte sagen:
    Je mehr Planeten wir entdecken, um so wahrscheinlicher wird es, dass wir EINEN EINZIGEN finden, auf dem zumindest biologischs Leben möglich ist.

    Harald Lesch äußerte in einer seiner vielen Sendungen einmal, der maximale Chauvinismus wäre der Glauben des Menschen an seine Einzigartigkeit im Universum.

    Ich denke, dass er damit recht hat.
    Denn wenn man das, was bisher an extrasolaren Planeten mit unseren Mitteln entdeckt wurde, mit dem vergleicht, was aufgrund der gemachten Beobachtungen theoretisch möglich ist, dann kommt man irgendwann zu diesem Gedanken:

    Allein in unserer Galaxie muss es sehr, sehr viele Planeten geben, die um Sterne kreisen, die unserer Sonne ähnlich sind. Es gibt so viele Sterne in der Milchstraße, einige (wenn es nur 0,5% sind, sind es sauviele) davon entsprechen unserer Sonne. Und wenn nur sehr wenige davon Planeten haben, und nur sehr wenige dieser Planeten im richtigen Abstand um ihre Sonne kreisen, und nur sehr wenige von DIESEN widerum flüssiges Wasser besitzen und sich dort gewisse Moleküle bilden….
    Aufgrund unserer Beobachtungen und Zählungen gibt es in der Milchstraße HUNDERTTAUSENDE von Welten, auf die das zutrifft.

    Ich bin da auch, wie Harald Lesch sagte, ein maximaler Chauvinist. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass dort irgendwo EINE intelligente Lebensform entstand(entsteht/entstehen wird) hängt natürlich von vielen evolutionsbedingten Faktoren ab.
    Dazu braucht es noch viel mehr, als einen erdähnlichen Planeten, der im richtigen Abstand um einen G-Stern kreist.

    Das sind so faszinierende Gedanken. Wenn man dabei grundlegende evolutionsbiologische Fakten einbezieht, scheint es einem fast unvermeidlich, dass auf einigen wenigen dieser Planeten Leben entsteht. Alle Naturgesetze der Physik und Chemie sprechen dafür, dass unter den richtigen Bedingungen Leben dort entstehen muss, wo die Voraussetzungen stimmen. Und das muss aufgrund unserer Beobachtungen auf sehr vielen Welten möglich sein, statistisch betrachtet. Es muss unzählige Planeten geben. Die unter noch unzähligeren Bedingungen Sterne umkreisen, von denen nur ein Bruchteil die richtigrn Bedingungen hat…

    Und doch gab es MINDESTENS einen Stern mitsamt EINEM Planeten in dem Gewirr von Milliarden von Objekten, das nachgeiwesenermaßen richtig leuchtete. Und der Planet hat Leben. Noch.

    Ich glaube, Leben in irgendeiner Form auf anderen Planeten ist zwangsläufig vorhanden, weil es so viele Planeten gibt. Nicht nur in der Milchstraße, sondern Milliardenfach in allen Galaxien. Es wäre ein unerklärliches Wunder, wenn es nicht so wäre. Weil es so viele Planeten im Universum geben muss, in so vielen vielen Galaxien. Wir dürfen nicht so chauvinistisch sein, zu glauben, dass es unter milliarden von Planeten nur unseren gibt, auf dem der Versuch “LEBEN” geglückt ist.

    Welche Form “Leben” jeweils hat, das kann kein Astronom beantworten.

  6. #6 Marina
    12. September 2011

    Hallo Florian, ich habe mir mal deine Texte über Planet X/Niribu durchgelesen und da erwähntest du etwas darüber, dass es vielleicht ein unsichtbarer Planet ist.
    Nun, in diesem Text schreibst du ja über unsichtbare Planeten, könnte das nicht doch so ein Planet X oder gar Nibiru sein?

  7. #7 HaDi
    12. September 2011

    @Marina:
    es gibt keine “unsichtbaren Planeten”, ein uns unbekannter Planet in unserem Sonnensystem würde sich mit seiner Anziehungskraft auf die anderen Planeten verraten, Siehe http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/09/warum-es-planet-x-nicht-geben-kann.php

    Der Artikel hier handelt von einen sog. Exo-Planeten, der um einen ganz anderen, fernen Stern kreist und den wir eigentlich mit unseren technischen möglichkeiten nur sehr schwer entdecken können, man müsste ihn eigentlich “schwer-entdeckbaren” Planet nennen, nur hat die Presse daraus einen “unsichtbaren” Planeten gemacht.

  8. #8 Marina
    12. September 2011

    Achsoo, hm, ich muss mir diesen Text nocheinmal intensiver durchlesen. Da ich das Wort “unsichtbar” sofort mit Planet X verbunden hatte, schaltete sich mein Verstand auf Pause… Dankeschön trotzdem für die schnelle Antwort :)