Die Astronomen suchten also nach großen Planeten mit langen Umlaufzeiten. Wenn so ein Planet 10 Jahre für einen Umlauf braucht, dann muss man auch mindestens 10 Jahre lang Daten sammeln, bevor man überhaupt irgendwas entdecken kann und noch länger, um die Entdeckung zu bestätigen. Es war also nicht unbedingt nötig, die Daten sofort auszuwerten, man konnte erst mal in Ruhe sammeln. Das aber stellte sich als Fehler heraus. In den 1990er Jahren konkurrierten weltweit verschiedenste Teams und alle wollten als erste einen Planeten finden. Was die Technik anging, waren alle im Wesentlichen gleich auf. Jeder hätte das Rennen gewinnen können. Gewonnen haben es aber dein zwei Astronomen aus der Schweiz mit einem Fund, der alle verblüffen sollte.

Michel Mayor und Didier Queloz machten das, was alle anderen auch machten. Sie namen Spektren von Sternen auf und suchten darin nach dem charakteristischen Wackeln. Aber bei der Datenauswertung hatten die beiden einen Vorteil. Ihre Computerprogramme waren viel schneller als die der Kollegen. Sie konnten die Daten im Wesentlichen sofort nach der Beobachtung auswerten. Und das brachte schließlich den Durchbruch! Denn so konnten sie das finden, mit dem niemand gerechnet hatte.

1995 entdeckten Mayor und Queloz das der Stern 51 Pegasi genau die hin und her schwankenden Spektrallinien zeigte, die alle suchten. Sie konnten berechnen, wie schwer das Objekt ist, das diese Schwankungen verursacht: mindestens halb so schwer wie Jupiter; vermutlich größer. Es musste sich also um einen Planeten handeln. So weit so gut. Dieser Gasriese aber umkreiste seinen Stern nicht in großer Entfernung mit einer langen Umlaufzeit. Der Planet brauchte dafür keine Jahrzehnte, sondern nur wenig mehr als 4 Tage! Damit hatte niemand gerechnet. So eine kurze Umlaufzeit war absurd. Selbst Merkur, der sonnennächste Planet in unserem Sonnensystem, braucht für einen Umlauf 88 Tage. Der Abstand zwischen Stern und Planet betrug nur knapp 8 Millionen Kilometer!

Radialgeschwindigkeitsmessung beim Stern 51 Pegasi. Mal kommt der Stern auf uns zu, mal entfernt er sich (Bild: Exoplanet Orbit Database, Exoplanet Data Explorer at exoplanets.org, Dr. Jason Wright, Dr. Geoff Marcy, California Planet Survey consortium)

Zuerst glaubten die anderen Astronomen diese Ergebnisse nicht. Dann aber sahen sie in ihren eigenen Daten nach (die immer noch unausgewertet im Archiv lagen) und bestätigten die Ergebnisse. So absurd dieser Planet auch war, er war eindeutig vorhanden. Man hatte den ersten extrasolaren Planet entdeckt, der einen normalen Stern umkreiste und er war anders als irgendwer erwartet hatte. Wie konnte ein großer Gasplanet so nah an seinen Stern gelangen? Er konnte dort ja nicht entstanden sein…

In den folgenden Jahren fand man immer mehr dieser Planeten, die man mittlerweile “Hot Jupiters” getauft hatte. Und man fand heraus, wie sie dort hin gekommen sind, wo sie gefunden wurde. Sie entstanden tatsächlich weiter entfernt von ihrem Stern, dort wo Gasriesen normalerweise entstehen. Aber dann begannen sie zu wandern. Die gravitative Wechselwirkung zwischen dem Planeten und der Scheibe aus Gas, Staub und Trümmern sorgte dafür, dass Planeten näher an ihren Stern rücken können (ich habe das hier ausführlich erklärt).

Die letzten Jahre des letzten Jahrtausends waren eine aufregende Zeit in der Exoplanetenforschung. Endlich hatte man die Planeten gefunden, die man so lange gesucht hatte. Wir waren nicht allein, es gab da draußen auch noch andere Sterne, die von Planeten umkreist wurden. Das war eine großartige Entdeckung; meiner Meinung nach gehört sie zu den größten Entdeckungen der Menschheit (und Mayor und Queloz sollten gefälligst mal einen Nobelpreis bekommen!). Aber ansonsten war die neue Welt der Exoplaneten völlig verwirrend. Die fremden Sonnensysteme waren tatsächlich fremd und überhaupt nicht so, wie man es erwartet hatte. Aber genau deswegen forscht man ja schließlich! Man will neue Dingen entdecken; Dinge mit denen man nicht rechnet. Denn genau diese Dinge sind es, die uns vorwärts bringen und von denen wir völlig neue Sachen lernen können. Und von den ersten Exoplaneten haben wir verdammt viel darüber gelernt, wie Planeten entstehen und wie sich Planetensystem verhalten.

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Kommentare (29)

  1. #1 Emanuel
    2. April 2013

    Finde ich interessant den Satz: “wenn wir nicht gerade das Pech haben, genau von “oben” oder “unten” auf ihn zu blicken; also senkrecht zur Ebene, in der er hin und her wackelt”… Bei diesen ganzen Verfahren ist ja die Voraussetzung, dass sie sich eben entsprechend der eingerichteten Messungen verhalten – die Frage ist also, wie groß dann die Dunkelziffer ist, von denen, die sich ungünstig bewegen, über wesentlich längere Zeiträume von anderen verdeckt werden, usw…

  2. #2 Florian Freistetter
    2. April 2013

    @Emanuel: “die Frage ist also, wie groß dann die Dunkelziffer ist, von denen, die sich ungünstig bewegen, über wesentlich längere Zeiträume von anderen verdeckt werden, usw…”

    Dazu gibts dann mehr in Teil VII

  3. #3 Alderamin
    2. April 2013

    @Emanuel

    Die beobachtete Masse ist die tatsächliche Masse mal Sinus des Inklinationswinkels (Winkel der Bahnachse zur Sichtlinie von der Erde zum Stern). Bei 0° Inklination (wenn man genau senkrecht auf die Bahn schaut) beobacht man gar kein Wackeln. Bereits bei 10° Inklination beobachtet man sin 10° = 17,3% der Planetenmasse, bei 20° sind schon es 34%.

    Man kann von einer zufälligen Orientierung der Bahnachsen ausgehen. Die Wahrscheinlichkeit, eine Inklination von weniger als 10° anzutreffen, entspricht der Fläche einer Kugelkalotte mit Öffnungswinkel von 10° auf der Einheitskugel dividiert durch die Fläche der halben Einheitskugel. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, verhalten sich diese Flächen wie 1:262,8 = 0,38%. Die Dunkelziffer der wegen ungünstiger Bahnneigung unerkannten Planeten dürfte also relativ gering sein.

  4. #4 Zhar The Mad
    2. April 2013

    mit den umlaufzeiten ist das ja auch so eine sache, ich mein selbst von ‘unserem eigenen’ planeten neptun haben wir seit wir ihn kennen erst genau eine periode sehen können! ich find ein bischen schade, will ich doch zu lebzeiten möglichst viele exoplaneten kennenlernen..

  5. #5 hummlbach
    2. April 2013

    Wie bekommt man den Inklinationswinkel eigentlich raus? Den braucht man doch bestimmt um auf die Masse und Entfernung de(r|s) Planeten zu schließen oder?

  6. #6 hummlbach
    2. April 2013

    mhmm… wikipedia sagt:
    Da die Bahnneigung unbekannt ist, kann man hier bei bekannter Sternmasse nicht die Planetenmasse selbst, sondern nur eine Untergrenze berechnen. Die meisten Exoplaneten wurden bisher mit dieser Methode nachgewiesen.
    Wir wissen also i.d.R. nur wie schwer der Planet mindestens ist (es sei wir merken, dass der beobachtete Planet einen Transit vollzieht oder so…)? Das heißt vllt sind doch alle Exoplaneten nur braune Zwerge? 😉

  7. […] meiner Serie über Exoplaneten habe ich heute über die Entdeckung der ersten extrasolaren Gasplaneten berichtet. Auf diesen Gasriesen kann es kein Leben geben, wie wir es kennen. Aber Gasplaneten haben […]

  8. #8 znEp
    2. April 2013

    @Zhar The Mad
    Darüber würde ich mir keine Sorgen machen. Ich denke dass wir noch extrem viele Planeten während unseren Lebzeiten finden werden 🙂

  9. #9 Alderamin
    2. April 2013

    @hmmlbach

    Man hat mit M*sin(i) nur eine Untergrenze für die Masse, die Inklination selbst ist (außer bei Transitplaneten) unbekannt. Wie aber oben schon von mir berechnet, ist die Chance, etwa einen Planeten von 1 Jupitermasse mit einem Braunen Zwerg von 13 Jupitermassen zu verwechseln, sehr klein, wenn man bei nur 10° Inklination schon 17% (1/6) der wahren Masse misst.

    Wenn man mehrere Planeten beobachtet hat, dann sind die meisten davon auch echt.

  10. #10 Florian Freistetter
    2. April 2013

    @hummlbach: ” Das heißt vllt sind doch alle Exoplaneten nur braune Zwerge?”

    Ne, beliebig groß können die Massen ja auch nicht werden…

  11. #11 Mitgezwitschert
    Potsdam
    2. April 2013

    Eine ganz tolle Reihe, ich freue mich schon auf den nächsten Teil.

    Ein Hinweis: Es wäre schön, wenn du die Reihe als solche taggen könntest. Ein Tag für “Die wunderbare Welt der Exoplaneten” oder “Wunderbare Exoplaneten” oder “dwWdE”? Mir egal wie, um mit einem Klick alle zu Folgen zu erreichen. 😉

  12. #12 Florian Freistetter
    2. April 2013

    @Mitgezwitschert: Ich werde am Ende nochmal einen Übersichtsbeitrag mit Links zu allen Teilen der Serie veröffentlichen.

  13. #13 frantischek
    2. April 2013

    Ein ganz ähnlicher Effekt (also Rot und Blau Verschiebung vom Spektrum) sollte doch auch entstehen wenn ein Stern pulsiert oder irre ich mich da? Wie kann man, gerade bei einer Umlaufzeit von nur 4 Tagen, die beiden Ursachen auseinanderhalten und sicher sein das der Stern wackelt?

  14. #14 Liebenswuerdiges Scheusal
    2. April 2013

    Sag, FF, ist das der Draft für dein nächstes Buch, so geplant wie das ist?

  15. #15 Florian Freistetter
    2. April 2013

    @Liebenswuerdiges Scheusal: Hmm – da kann ich jetzt nur “Keinen Kommentar” sagen 😉

  16. #16 Alderamin
    2. April 2013

    @Frantischek

    Eine Pulsation hat ein anderes Schwingungsmuster als die Bewegung auf einer Ellipsenbahn. Vor allem aber verändert sich dabei die Oberfläche und Temperatur des pulsierenden Stern, was man an Helligkeit und Spektrum leicht erkennen kann. Bei einem umkreisenden Planeten bleibt der Stern gleich hell und gleich heiß.

  17. #17 Florian Freistetter
    2. April 2013

    @hummlbach: “Wie bekommt man den Inklinationswinkel eigentlich raus?”

    Schwer bis gar nicht. Wenn man Glück hat, dann sieht man einen Transit. Dann weiß man genau, unter welchem Winkel man drauf blickt und kennt auch den Radius des Planeten. Dann kann man die genaue Masse und die mittlere Dichte berechnen.

    Ansonsten kann man probieren, mit Doppler-Imaging ein paar Sternflecken zu “sehen”. Wenn man die verfolgt, sieht man, wie der Stern rotiert und wie seine Achse ausgerichtet ist. Das ist aber knifflig und aufwendig…

  18. #18 AmbiValent
    2. April 2013

    Wenn man bei einem Stern einen Gasriesen und seinen Nachbarplaneten nachweisen kann, bekommt man die Schätzungen der Bahnen gut genug hin, um schätzen zu können, wie stark der Gasriese die Bahn seines Nachbarplaneten beeinflusst?

  19. #19 PDP10
    3. April 2013

    @Florian, #17:

    “und kennt auch den Radius des Planeten.”

    Das kann man bei einem Transit so genau messen? Wow!

    Hast du eine Zahl zur Hand in welcher Grössenordnung die Genauigkeit für die Messung des Radius ungefähr liegt?

    Oder kommt das auch noch in einem späteren Teil der Serie dran? 😉

  20. #20 emreee
    3. April 2013

    Mein Feedly zeigt nur 2 Einträge von deinem Blog Florian.
    Mittlerweile sind dort 3 Millionen Ex Google Reader ..
    Würde mich über ein Feedback freuen .

  21. #21 Florian Freistetter
    3. April 2013

    @emree: “Mein Feedly zeigt nur 2 Einträge von deinem Blog Florian.”

    Naja, mein Blog hat einen RSS-Feed. Kann Feedly den nicht lesen? Was genau ist das Problem (ich verstehe es noch nicht ganz)

  22. #22 emreee
    3. April 2013

    Ich habe sogar extra das das Abo abbestellt und neu Abonniert .Hab jede Konfiguration ausprobiert um sicher zu gehen das sich kein technischer Fehler eingeschlichen hat .
    Am Ergebnis hat es nichts verändert .
    Vielleicht ist das nur bei mir so , deswegen habe ich mich an dich gewendet .

  23. #23 Florian Freistetter
    3. April 2013

    @emree: “Vielleicht ist das nur bei mir so , deswegen habe ich mich an dich gewendet .”

    Ich verstehs immer noch nicht? Du meinst, feedly zeigt dir meine neuen Artikel nicht an? wie gesagt – Scienceblogs stellt nur den RSS-Feed bereit. Für das, was andere Dienste wie z.B. feedly damit anstellen, kann ich nichts. Ich glaube aber, das feedly bei mir funktioniert (ich werd mal darauf achten).

  24. #24 Florian Freistetter
    4. April 2013

    @emree: Ich hab grad nochmal geschaut. Mein aktueller Artikel wurde heute ganz normal in feedly angezeigt…

  25. #25 emreee
    4. April 2013

    Dann liegt es an meiner Inkompetenz 😀

  26. […] muss man den Stern verstehen, wenn man mehr über den Planeten wissen will. Das gilt für die Radialgeschwindigkeitsmethode, bei der man das von Planeten verursachte Wackeln eines Sterns beobachtet genau so wie bei der […]

  27. […] ist, hat aber keine Ahnung wie schwer er ist. Normalerweise benutzt man zur Massenbestimmung die Radialgeschwindigkeitsmethode. Das war hier aber nicht möglich weil der Stern dafür einfach zu schwach leuchtete und von den […]

  28. […] Ende der 1990er Jahre. Damals hatte man gerade eine Handvoll Planeten entdeckt und die waren alle ziemlich seltsam. Auch das waren Planeten, die eigentlich nicht da sein sollten, wo man sie fand (ganz dicht an […]

  29. […] noch viel mehr machen können! So wie die Suche nach extrasolaren Planeten mit der Entdeckung enorm seltsamer Himmelskörper begonnen hat und erst nach knapp 15 Jahren bei den “normalen” Planeten angekommen ist, […]