Im Oktober habe ich noch erzählt, wie beeindruckend es ist, dass wir nach 2 Jahrzehnten Exoplanetenforschung schon über 1000 Planeten gefunden haben. Gestern haben die Astronomen des Kepler-Teams die Entdeckung von 715 neuen Planeten bekannt gegeben! Das ist eine wirklich enorm beeindruckende Zahl und zeigt, mit was wir in Zukunft zu rechnen haben. Wir wissen ja schon dass die fremden Welten überall sind, auch wenn wir noch nicht alle davon auch tatsächlich gefunden haben. Aber so wie es aussieht, wird sich das in Zukunft ändern. Die neu ausgewerteten Daten des Kepler-Weltraumteleskops haben die Anzahl der bekannten Planeten mit einem Schlag fast verdoppelt. Und das war nur der Anfang…

Das Kepler-Teleskop ist zwar schon seit fast einem Jahr defekt (obwohl es demnächst wieder mit neuen Beobachtungsaufgaben reaktiviert werden soll). Aber in seiner aktiven Zeit hat es so viele Daten gesammelt, dass an der Auswertung noch jahrelang gearbeitet werden wird. Denn Kepler liefert zuerst immer nur Planetenkandidaten, also Himmelskörper, die Planeten sein können, aber nicht müssen.

Allein in den Daten der ersten beiden Beobachtungsjahre hat man 3670 Kandidaten gefunden. Das sind Sterne, die ganz charakteristische Helligkeitsschwankungen zeigen, die darauf hindeuten, dass sie in regelmäßigen Abständen von etwas ein klein wenig verdunkelt werden. Dieses “etwas” kann ein Planet sein, der von uns aus gesehen vor dem Stern vorüber zieht. Es kann aber auch ein zweiter Stern sein – oder ein ganz anderer Effekt (zum Beispiel ein Sternfleck oder auch nur ein Fehler in der Kamera). Die Kandidaten müssen daher nachträglich nochmal genau analysiert werden und das dauert. Im Idealfall wird jeder Kandidat nochmal extra von der Erde aus mit einem Teleskop beobachtet um zweifelsfrei nachweisen zu können, ob da nun ein Planet ist oder nicht. Aber bei tausenden Sternen, die alle nicht besonders hell und schwer zu beobachten sind, kann das dauern. Beim Kepler-Team hat man deswegen eine andere Methode benutzt, die auf die Statistik setzt.

Man nutzt dabei die Tatsache aus, dass viele der Planetenkandidaten teil eines Mehrfachplanetensystems zu sein scheinen. Die NASA nutzt dafür den Vergleich mit Löwen in der afrikanischen Savanne. Wenn man dort zwei Raubkatzen beobachtet, die in der Ferne durch die Gegend laufen, dann kann es sich dabei entweder um einen Löwen (Stern) und eine Löwin (Planeten) handeln. Oder um zwei Löwen (Sterne). Sieht man aber einen ganzen Haufen Raubkatzen, dann stehen die Chancen sehr gut, dass es sich um einen Löwen mit seinem Rudel von Löwinnen handelt. Findet man also mehrere Planetenkandidaten alle beim selben Stern, dann handelt es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um Planeten (die Details der Methode kann man im Forschungsartikel nachlesen: “Validation of Kepler’s Multiple Planet Candidates. III: Light Curve Analysis & Announcement of Hundreds of New Multi-planet Systems”). Am Ende der Auswertung stand nun jedenfalls fest: 715 neue Planeten umkreisen 305 Sterne.

Wie beeindruckend diese Zahl wirklich ist, zeigt dieses Diagramm:

Man sieht hier die Anzahl der extrasolaren Planeten die in den letzten 20 Jahren gefunden wurden. In blau sind die Entdeckungen diverser Teams und Teleskope. Rot sind die Entdeckungen, die bisher mit Kepler gemacht wurden. Und orange sind die Planeten, deren Entdeckung gestern bekannt gegeben wurde. Schon jetzt hat man also allein 2014 fast so viele Planeten entdeckt wie in all den Jahren zuvor!

Und auch die Größenverteilung der bekannten Exoplaneten hat sich deutlich verändert. In den Anfangsjahren der Exoplanetensuche hat man nur sehr große Himmelskörper gefunden; die meisten davon deutlich größer und schwerer als Jupiter. Etwas anderes war auch nicht zu erwarten; die Technik war einfach noch nicht gut genug. Aber seit Mitte des ersten Jahrzehnts des neuen Jahrtausends die ersten Weltraumteleskope auf die Suche nach fremden Welten gingen, haben wir auch immer mehr kleine Planeten gefunden und mittlerweile sind Exoplaneten so groß wie die Erde keine Sensation mehr, sondern fast schon Standard bei den Entdeckungen. So sieht die aktuelle Verteilung der Funde aus:

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Kommentare (35)

  1. #1 Jakob
    27. Februar 2014

    Wahnsinn! Ich stell mir grade vor wie ausgebucht das noch nicht fertiggestellte EELT sein muss um diese Menge genauer analysieren zu können. Wenn das so weitergeht könnte man ja sofort mit dem Bau eines zweiten beginnen.
    Zumindest würde ich es hoffen 🙂

  2. #2 Desolace
    27. Februar 2014

    Die beiden Diagramme sind wirklich beeindruckend!
    Da kann man sich wirklich nur weiterhin auf all das freuen, was noch entdeckt werden wird! Und wir sind “live” dabei!

  3. #3 CM
    27. Februar 2014

    Das erste Schaubild läßt mich mal Folgendes fragen:

    Gibt es Schätzungen darüber wie die Ekliptiken der Planetensysteme gegenüber der galaktischen Scheibe geneigt sind? M.a.W. ist das so ein Durcheinander wie die Abbildung suggeriert oder gibt es eine Präferenz eine Orientierung mit geringer Neigung zur galaktischen Ebene aufzuweisen?

    Meine Frage zielt darauf, wie hoch der Erfassungsgrad mit der Transitmethode sein kann. Möglicherweise gibt es darüber schon eine Aussage im Blog, aber die kenne ich dann nicht (mehr).

    Danke,
    Christian

  4. #4 Caracalla
    Düsseldorf
    27. Februar 2014

    Ja mein absolutes Lieblingsthema. Bin sehr gespannt, welche Erkenntnisse uns in den nächsten Jahren noch ins Haus stehen.

  5. #5 Florian Freistetter
    27. Februar 2014

    @CM: “Gibt es Schätzungen darüber wie die Ekliptiken der Planetensysteme gegenüber der galaktischen Scheibe geneigt sind? M.a.W. ist das so ein Durcheinander wie die Abbildung suggeriert oder gibt es eine Präferenz eine Orientierung mit geringer Neigung zur galaktischen Ebene aufzuweisen?”

    Es gibt keinen Grund, warum die Ausrichtung der Planetensysteme irgendeiner Regel folgen sollte. D.h. man geht davon aus, dass sie beliebig orientiert sind. Das führt natürlich dazu, dass man sehr viele Planeten mit der Transitmethode verpasst. Drum funktioniert die ja auch erst so gut, seit man Weltraumteleskope einsetzt, die eine riesige Anzahl an Sternen gleichzeitig beobachten kann und das dauerhaft, ohne die Probleme die erdgebundene Teleskope mit Wetter etc haben. ZUm Glück gibt es da draußen aber genug Sterne mit Planeten. Und es gibt ja auch noch andere Methoden, Exoplaneten zu finden bei der der Sichtwinkel keine so große Rolle spielt.

  6. #6 sepp
    27. Februar 2014

    “Aber seit Mitte des neuen Jahrtausends die ersten Weltraumteleskope auf die Suche nach fremden Welten gingen…”
    Da fehlt ein “des ersten Jahrzehnts”

  7. #7 Psyclash
    27. Februar 2014

    Wie hoch ist der Anteil der bereits fertig ausgewerteten Daten in Prozent? Die im Artikel erwähnten 2 von 4 Jahren Zeitspanne müssen schließlich nicht zwangsläufig ~50% bedeuten, obwohl ich keine größere Abweichung davon erwarten würde. Aber vielleicht…

  8. #8 Florian Freistetter
    27. Februar 2014

    @sepp: Ach 500 Jahre mehr oder weniger – was ist das schon in der Astronomie!

  9. #9 Daniel Fischer
    27. Februar 2014

    “Und auch die Größenverteilung der bekannten Exoplaneten hat sich deutlich verändert” – hat sie (gegenüber dem in den letzten Jahren von Kepler aber auch anderen Techniken gezeichneten Bild jedenfalls) nicht! Bereits bei den Kepler-Kandidaten war durch statistische Überlegungen – da gibt es viele Papers zu – klar gewesen, dass ungefähr 90% davon tatsächlich Planeten sein würden: Man konnte also auch damit schon die Exoplaneten-Population zuverlässig ergründen.

    Das starke Übergewicht der Sub-Neptune war also längst etabliert, und auf der gestrigen Telecon wurde klar festgestellt, dass sich am Gesamtbild (“Nature wants to make small planets”, S. Seager) gar nichts ändert. Die neue Methode “Validation by Multiplicity” – sie basiert auf der Instabiliät von Mehrfachsternsystemen in Simulationsrechnungen; über das absurde Löwen-‘Gleichnis’ der NASA wird in der Fachwelt schon herzhaft gelacht – hat lediglich dazu geführt, dass viele bekannte(!) Kandidaten nun in den validierten Status erhoben wurden. Aber neue fundamentale Erkenntnisse über das Wesen der Exoplaneten liefert diese Formalie kaum.

    @Psyclash: Auf der Telecon hieß es, dass in jedem weiteren Daten-Jahr “ein paar hundert” weitere validierbare Exoplaneten stecken sollten, da sollten also noch größenordnungsmäßig 500 ‘in der Pipeline’ sein.

  10. #10 Florian Freistetter
    27. Februar 2014

    @Daniel Fischer: “hat lediglich dazu geführt, dass viele bekannte(!) Kandidaten nun in den validierten Status erhoben wurden.”

    Habe ich irgendwo etwas anderes behauptet? Nein…

    “Bereits bei den Kepler-Kandidaten war durch statistische Überlegungen”

    Ich spreche aber von Planeten, nicht Kandidaten.

  11. #11 Daniel Fischer
    27. Februar 2014

    Ist offenbar immer noch nicht klar, dass der “Upgrade” dieser 715 Kandidaten zu “validierten Planeten” nur ein gradueller ist und nicht mit einer Verifizierung (durch Messung der Radialgeschwindigkeit) verwechselt werden darf. Dieser Artikel macht das nochmal deutlich.

  12. […] sollte wohl die Runde gemacht haben. Die Angelegenheit wurde bereits von kompetenter Seite im Detail diskutiert, weshalb ich die Finger davon […]

  13. #13 Florian Freistetter
    27. Februar 2014

    @Daniel Fischer: “Ist offenbar immer noch nicht klar, dass der “Upgrade” dieser 715 Kandidaten zu “validierten Planeten” nur ein gradueller ist und nicht mit einer Verifizierung (durch Messung der Radialgeschwindigkeit) verwechselt werden darf.”

    Kannst du mir bitte sagen, wo ich behauptet hab, dass diese 715 Kandidaten mittels Verifizerung durch Radialgeschwindigkeit dazu gekommen sind? Ich habe geschriebe: “Die Kandidaten müssen daher nachträglich nochmal genau analysiert werden und das dauert. Im Idealfall wird jeder Kandidat nochmal extra von der Erde aus mit einem Teleskop beobachtet um zweifelsfrei nachweisen zu können, ob da nun ein Planet ist oder nicht. Aber bei tausenden Sternen, die alle nicht besonders hell und schwer zu beobachten sind, kann das dauern. Beim Kepler-Team hat man deswegen eine andere Methode benutzt, die auf die Statistik setzt.”

  14. #14 ulfi
    27. Februar 2014

    Ich finde die Überschrift und den Artikel auch ein wenig irreführend. Der von dir zitierte Absatz, Florian, hört sich für mich an, als ob diese Analyse anstatt den anderen Verfahren gemacht wurde, diese also ersetzt. Du sagst ja selbst: “Im Idealfall wird jeder Kandidat nochmal extra von der Erde aus mit einem Teleskop beobachtet”. Jetzt könnte aber jemand daherkommen und sagen: Jetzt noch wertvolle Teleskopzeit dafür zu verwenden ist nicht drin, eine gute Publikation springt da nicht mehr raus => zu schlechteer Kosten/Nutzen Faktor.

    Ich empfinde die dafür verwendete Statistik auch nur als Taschenspielertrick. von einer echten Verifikation sind wir da weit entfernt. Meiner Meinung nach sollte der Titel umbenannt werden in: 2 Exkoplanetenkandidaten ausgeschlossen. das triffts eher.

  15. #15 Florian Freistetter
    27. Februar 2014

    @ulfi: “Ich empfinde die dafür verwendete Statistik auch nur als Taschenspielertrick. von einer echten Verifikation sind wir da weit entfernt.”

    Möchtest du das auch im Detail begründen? Die Methode ist ja doch noch ein wenig komplexer als das, was ich beschrieben habe – deswegen habe ich ja auch auf die Facharbeit hingewiesen.

  16. #16 Balu
    27. Februar 2014

    Ich stell mir das extrem schwierig vor, bei einem System mit mehr als einem Planeten, aus den einelnen Stenverdunklungen die Anzahl der Planeten ab zu lesen.
    Gerade bei Systemen, in denen die äußeren Planeten Umlaufzeiten > 365 Tage haben. Das erfordert doch extrem lange Nachbeobachtungen, oder wird da nur geschaut ob die rechnerisch nächste Verdunklung eintrifft?

  17. #17 Florian Freistetter
    27. Februar 2014

    @Balu: “Ich stell mir das extrem schwierig vor, bei einem System mit mehr als einem Planeten, aus den einelnen Stenverdunklungen die Anzahl der Planeten ab zu lesen.”

    So schwer ist das nicht (obwohl natürlich generell die ganze Transitgeschichte ziemlich knifflig ist und viel sehr exakte Arbeit erfordert!). Die Planeten haben ja alle unterschiedliche Umlaufzeiten und i.A. auch unterschiedliche Größen. Du siehst dann also in der Lichtkurve zB eine starke Verdunkelung mit einer Periode von 100 Tagen und eine schwächere mit einer Periode von 300 Tagen und weißt: Da ist ein großer Planet innen, mit einer Umlaufzeit von 100 Tagen und ein kleinerer weiter draußen mit 300 Tagen Umlaufzeit. Da ist eher die Datengewinnung knifflig – du musst ausreichend viele ausreichend gute Daten haben, damit die Lichtkurve möglichst komplett und exakt aufgezeichnet werden kann.

  18. #18 Alderamin
    27. Februar 2014

    @Balu

    Planeten mit Umlaufzeiten von wesentlich mehr als einem Jahr kann Kepler nicht finden, da wenigstens drei Transits (2 komplette Umläufe) beobachtet werden müssen und die Mission gerade mal gut drei Jahre dauerte. In der neuen K2-Kampagne beobachtet man ganz andere Sterne, da kann man also keine weiteren Transits der Planeten aus dem ersten Teil der Mission beobachten.

    Das ist alles bekannt. Kepler sieht ohnehin nur den kleinsten Teil der Planeten der beobachteten Sterne, weil Transits nur beim richtigen Sichtwinkel zur Bahnebene auftreten können. Die Anzahl der auf diese Weise nicht beobachteten Planeten lässt sich bei zufälliger Bahnorientierung jedoch sehr gut extrapolieren.

  19. #19 Balu
    27. Februar 2014

    Aber für Planeten die so richtig weit weg von ihrem Stern sind, also Umlaufzeiten von mehreren Jahren haben, müsste man eine andere Methodik entwickel um sie ausfindig zu machen.
    Denn der Dopplereffekt (also Rotverschiebung und Blauverschiebung des Sternenlichts) als auch die Transitmethode, benötigten zur Entdeckung solcher Planeten sehr lange Beobachtungszeiten.
    Gibt es da noch ein Verfahren um auch solche Planeten zu finden?

  20. #20 Florian Freistetter
    27. Februar 2014

    @Balu: “Gibt es da noch ein Verfahren um auch solche Planeten zu finden?”

    Ja, “direct imaging”. Planeten die weit genug von ihrem Stern entfernt sind und noch jung, also noch heiß und daher im Infraroten leuchten, kann man auch direkt abbilden. Das wir sowieso die Technik der Zukunft werden, wenn dann in den 2020ern die großen Teleskope mit 30 bis 40 Meter Durchmesser fertig sind. Dann wird man auch kleinere und nähere Planeten direkt abbilden können.

  21. #21 Alderamin
    27. Februar 2014

    @Balu

    Direkt aufnehmen. Ist auch schon gelungen, aber schwierig für Planeten mit wenigen AU Abstand oder bei hellen Sternen. Klappt am besten im Infraroten, da ist der Helligkeitsunterschied zwischen Stern und Planet nicht so groß wie im Visuellen (aber dennoch enorm).

    Bei Planeten mit Magnetosphären so groß wie bei Jupiter geht evtl. auch was im Radiobereich.

  22. #22 Daniel Fischer
    27. Februar 2014

    @Balu
    Die wichtigste Technik zum Nachweis von – auch kleinen und nicht IR-emittierenden – Planeten in größerem Abstand von ihrer Sonne ist der Gravitationslinseneffekt. Die so entdeckten Planeten – laut http://exoplanets.eu bisher 27 in 25 Systemen – haben typischerweise große Bahnhalbachsen zwischen 2 und 5 au und Massen bis 1/100 Jupiter hinab: Das schafft keine andere Technik.

  23. #23 Balu
    28. Februar 2014

    Danke für die vielen aufschlussreichen Antworten.

    Eine Frage habe ich noch. Ist es möglich das in den Systemen, in denen z. Z. schon Exoplaneten bekannt sind, noch weitere Exoplaneten existieren die noch nicht entdeckt wurden?

    Oder verraten die sich durch gravitative Störungen, bzw. durch andere Effekte?

  24. #24 Balu
    28. Februar 2014

    Ok, sind eigentlich zwei Fragen.

  25. #25 neumond
    28. Februar 2014

    Die Einwände Daniel Fischers gegen die immer so großartig herausgestellte Novität dieser Rowe’schen Arbeit finde ich durchaus nachvollziehbar. Die Arbeit besteht aus SEHR VIEL Mathematik. Leider lassen sich deutschsprachige Experten nur selten dazu herab (eigentlich nie), die Methodik etwas detaillierter zu erläutern. Leider auch FF. Der Hinweis auf die Originalarbeit ist zwar löblich, aber auch wenig hilfreich, denn man muss schon sehr tief drin sein, um sie en detail zu verstehen. Der Artikel behauptet zwar wirklich nicht, dass die 715 Neuen per RV bestätigt wurden, aber halt doch, dass sie mit einer „anderen Methode“ bestätigt wurden, „die auf die Statistik setzt“. Leider folgen dann eben keine Einzelheiten bzw. keine Einordnung der Methoden. Außerdem ist es so, dass die 715 Neuen zwar im NASA-Kepler-Archiv der Exoplaneten aufgeführt sind, auf exoplanet.eu aber (noch?) nicht. Oder bin ich da ein bisschen ZU korinthenkackerisch?

  26. #26 Florian Freistetter
    28. Februar 2014

    @Balu: “. Ist es möglich das in den Systemen, in denen z. Z. schon Exoplaneten bekannt sind, noch weitere Exoplaneten existieren die noch nicht entdeckt wurden?”

    Klar. Man kann bis jetzt nur die Planeten entdecken, deren Umlaufzeiten kürzer sind als der Beobachtungszeitraum. Irgendwelche Planeten, die Jahrzehnte für eine Runde um ihren Stern brauchen haben wir noch nicht gefunden weil sich deren Auswirkungen erst dann bemerkbar machen, wenn man auch Jahrzehnte beobachtet. Da wird sicher noch einiges nachkommen.

  27. #27 Florian Freistetter
    28. Februar 2014

    @neumond: “Leider lassen sich deutschsprachige Experten nur selten dazu herab (eigentlich nie), die Methodik etwas detaillierter zu erläutern. Leider auch FF. “

    Das ist mir als Urteil jetzt ein wenig zu pauschal. Ich erkläre oft genug die Methodik ausführlich; und das machen auch andere deutschsprachige Experten (schau mal rüber zu den SciLogs). Aber HIER hab ich es nicht gemacht, weil für mich hier nicht die mathematische Methode das Interessante war, sondern der große Fortschritt bei der CHarakterisierung von Exoplaneten. Man kann halt nicht immer alles erklären (http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/03/02/die-tyrannei-der-prazession-behindert-die-wissenschaftskommunikation/).

  28. #28 Karl432
    28. Februar 2014

    Etwas OT: Bei dem obersten Bild (Exoplaneten-Transits-Zeichnung) fehlt die Angabe der Bildquelle. Diese in der Tat sehr anschauliche Illustration hat innerhalb ganz kurzer Zeit Hunderte Fundstellen bei der Google-Bildersuche erhalten (in Blogs von Wissenschaft bis Ufologie, auf privaten Seiten und Nachrichtenseiten). Mich interessiert, ob die Bildrechte Wikipedia-kompatibel sind (wie z.B. die meisten NASA-Bilder), dann könnte man es auch dort verwenden.

  29. #29 Florian Freistetter
    28. Februar 2014

    @Karl432: “Mich interessiert, ob die Bildrechte Wikipedia-kompatibel sind (wie z.B. die meisten NASA-Bilder), dann könnte man es auch dort verwenden.”

    Das Bild ist public domain, wie alles von der NASA: http://www.nasa.gov/ames/kepler/nasas-kepler-mission-announces-a-planet-bonanza/#.UxCUC4VIr4N
    Aber ob das jetzt zu Wikipedia passt? Da ist ja keine Information drin; das ist wirklich nur eine Illustration zur Auflockerung.

  30. #30 Karl432
    28. Februar 2014

    @Florian Freistetter: Danke. Das Bild ist jetzt im Wikipedia-Artikel “Extrasolarer Planet”. Ich sehe in dem Bild schon Information, da die Entdeckungsmöglichkeit durch die Transitmethode speziell für Laien gut veranschaulicht wird. Dass die Sterne schön bunt jenseits aller Schwarzkörperfarben sind, ist zwar m.E. nicht ideal, zieht sich aber duch viele “künstlerische Darstellungen” von den NASA- und ESA-Seiten durch. So strahlt auf dem (derzeit) zweitobersten Bild in dem Artikel (OGLE-2005-BLG-390Lb) eine rosarote Sonne (künstlerische Sicht eines Roten Zwerges der Spektralklasse M4) auf einen Planeten, der dieses Licht blauweiß reflektiert (und m.E. hat dieses Bild deutlich weniger Informationswert als das Transitbild).

  31. #31 swage
    1. März 2014

    Das muss natürlich noch nicht viel heißen; irgendwelche Spekulationen über eine “zweite Erde” oder gar außerirdisches Leben sind unangebracht. Wir wissen einfach noch viel zu wenig über solche Planeten(…)

    *grinst*

    Jedenfalls sind sie mal da und viele weitere werden folgen.

  32. #32 Stefan
    4. März 2014

    Auf Telepolis gibt es einen interssanten Artikel dazu.
    .
    http://www.heise.de/tp/news/Bisher-nur-die-spitzeste-Spitze-des-exoplanetaren-Eisberges-2130759.html
    .
    Vor allem die Methode der “Verdunkelung” der “New Worlds Mission” scheint interessant zu sein.
    Lieber Florian, ist das deiner Meinung nach ein guter Ansatz?

    lg
    Stefan

  33. #33 Florian Freistetter
    4. März 2014

    @Stefan: Naja, solche Koronographen gibts ja jetzt auch schon; warum soll man da nicht auch ne Exoplanetenmission draus machen. Kann durchaus funktionieren – aber ich denke, 2020 ist SEHR optimistisch. Würd mich nicht wundern, wenns 2030 wird (oder ganz ausfällt).

  34. […] Wer sich über die neuesten Erkenntnisse auf dem Gebiet der Exoplaneten und der Astronomie allgemein informieren möchte, dem empfehle ich auch das Blog des Autors Astrodicticum Simplex, z.B. diesen Artikel vom 27.02.14. […]

  35. […] Wer sich über die neuesten Erkenntnisse auf dem Gebiet der Exoplaneten und der Astronomie allgemein informieren möchte, dem empfehle ich auch das Blog des Autors Astrodicticum Simplex, z.B. diesen Artikel vom 27.02.14. […]