Hinterm Mond gleich links

So, ist die Sperrfrist nun endlich vorbei? Darf ich jetzt endlich auch offiziell zu der neuen CoRoT-Entdeckung sagen?

*Test**Test* ;-)

Ihr habt es wohl schon alle mitgekriegt, das französische Weltraumteleskop CoRoT hat im Sternbild Einhorn einen terrestrischen Planeten entdeckt. Also einen Planeten, der in etwa Masse und Größe der Erde hat. CoRoT-Exo-7b hat einen Radius von 1,75 Erdradien und 6fache Erdmasse.

Damit kriegt man eine Dichte raus, die knapp über der der Erde liegt.

Lässt sich einfach ausrechnen:
Dichte=Masse/Volumen.
Volumen einer Kugel: 4/3 Pi Radius hoch 3.
Dichte Exo-7b/Dichte Erde: 6/(1,75*1,75*1,75) = 1.12 Erddichte.

Voilá: Ihr habt gerade bestätigt, dass es sich bei dem Objekt um einen felsigen Körper handeln muss. Gasplaneten und Sterne weisen eine deutlich kleinere Dichte auf. Jupiter hat eine mittlere Dichte von 0,24 der Erddichte und die Sonne von 0,255 der Erddichte. Da bleibt nur noch ein kompakt felsiges Objekt.

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Bild (Darstellung: Klaudia Einhorn, Venustransit: Martin Sloboda, Verein Kuffner-Sternwarte. ): Rechts der Venustransit vom 8. Juni 2004, links eine maßstabsgetreue Darstellung des Durchgangs von CoRoT-Exo-7b wie er einem Astronauten im System erscheinen würde. Es ist ungefähr so, als würde man aus der Ferne eine Fliege nachweisen, die vor einem Flutscheinwerfer vorbeifliegt ;-)

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Bild (Thüringer Landesstenwarte): Find Exo-7b! Suchkarte für CoRoT-Exo-7b (im Kreis) für Deutschland und gegen Mitternacht im Februar. Sirius ist schon aufgegegangen und das Sternbild Einhorn in dem sich der Stern und die neuentdeckten Planeten befinden ist dann leicht zwischen großem Hund und Orion zu finden. Exo-7 liegt etwa auf halbem Weg von Sirius zu Beteigeuze, dem roten Riesen im Orion.

Bevor jemand nach Leben fragt. Vergesst es! Der Planet umkreist den Stern alle 21 Stunden. Ein Exo-7b-Jahr ist tatsächlich kürzer als ein Erdtag. Damit sollte klar sein, Exo-7b ist sogar zu heiß für ein planetares Grillfest. Es sei denn Ihr steht auf Kohlebriketts und Parties in strahlungssicheren Panzerungen. Das ist übrigens Rekord. Noch nie hat man einen Planeten gefunden, der so dicht dran war an seinem Stern. Weswegen wir auch lange Zeit fürchteten, dass es sich um einen Fehlalarm handeln könnte.

Die Kollegen aus Tautenburg haben eine sehr schöne Seite mit vielen schönen Bildern und Animationen aufgebaut: CoRoT-Exo-7b.

Das mit dem Radius ist übrigens ein extrem wichtiger Punkt. Denn auch wenn andere Gruppen schon Planeten entdeckt haben, deren Massen auch in dem Bereich liegen, so ist das der allererste kleine Planet, vom dem wir jetzt auch den Durchmesser haben.

Das liegt an der Detektionsmethode:

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Bei der Transitmethode “sieht” man, wie der Planet vor dem Stern vorbeizieht und ihn verdeckt. Wenn man weiß, wie groß der Stern ist, weiß man auch wie groß der Planet ist. (1) Die Masse allerdings muss mit einer andere Methode bestimmt werden, der so genannten Radialgeschwindigkeitsmethode.

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Zu dieser Methode habe ich hier schon etwas ausführlicher was geschrieben. Kurz gefasst. In Wahrheit kreist nicht der Planet um den Stern, sondern der Planet und der Stern um einen gemeinsamen Schwerpunkt, der zwar im Inneren des Sterns liegt, aber nicht genau auf der Drehachse. Von uns gesehen sieht das so aus, als ob die Sonne rumeiert. Diese Eierbewegung kann man vom Boden aus mit Teleskopen messen. Daraus kriegt man dann raus wie stark der Planet über die Gravitation an dem Stern “zieht”. Damit lässt sich letztendlich auch die Masse berechnen und erst dann kann man sich wirklich festlegen, dass es ein Planet sein muss.

Erst die Kombination aus beiden Messungen bringt Gewissheit. (2)

Im Falle von CoRoT-Exo-7b dauerte der Bestätigungsprozess insgesamt 422 Tage. Zwischenzeitlich war das Signal sogar mal für zwei Wochen veworfen worden. Ich muss es wissen, denn CoRoT-Exo-7b wurde in dem Zeitraum beobachtet, für den ich Detektionskoordinator bin ;-)

CoRoT befindet sich in einem polaren 900 km hohen Erdorbit und schaut sich ein halbes Jahr ein Feld Richtung des galaktischen Zentrums an (Frühling/Sommer), dann dreht es sich und schaut entgegengesetzt (Herbst/Winter). CoRoT muss wenden, denn sonst schiebt sich die Sonne ins Bild und das wäre ja mal sehr kontraproduktiv ;-) Das kann man anhand der Animation auf dieser Seite sehen.

Die Daten werden für jeden Halbjahres-Run gesammelt und dann die Detektionteams rausgegeben. Damit haben wir uns in Köln im letzten Jahr sehr intensiv betätigt. Wir sieben ein paar tausend Lichtkurven, d.h. die Aufzeichung der Helligkeitsschwankungen der Sterne, nach Signalen durch, wie sie für Planetentransits aber auch für Binärsterntransits typisch ist.

Und dann fängt die eigentliche Arbeit an: Jede Gruppe erstellt eine Liste mit möglichen Kandidaten und schreibt dazu, was an diesem Kandidaten gut oder schlecht ist. Typischerweise kriegen wir um die 100 Kandidaten raus. Tja und dann hat sich gezeigt, führt kein Weg daran vorbei diese Kandidaten einzeln durchzugehen und zu besprechen. Ist die Tiefe des Signals zu tief, sieht man eventuell nicht einen Transit sondern sogar zwei mit unterschiedlichen Tiefen? Dann ist das ein untrügliches Zeichen für ein Binärsternsystem, indem sich die Sterne gegenseitig verdecken.

Wie sieht es mit der Form des Signals aus? Ist es schön U-förmig, wie oben in der Animation? Oder eher V-förmig? Letzteres spräche wieder eher für einen kleinen Stern. Ist das Signal überhaupt real? Gerade bei sehr kleinen Signalen, die natürlich besonders interessant sind, ist es wichtig auszuschließen, dass man sich kein Störsignal einfängt. Meine Aufgabe bestand darin, diese Angaben zusammenzufassen dem Beobchterkoordinator bei Bedarf Rede und Antwort zu stehen, bei Unstimmigkeiten noch mal das Signal im Detail auszuwerten und viele schöne Plots zu erzeugen ;-)

CoRoT-Exo-7b wurde z.B. 2 Wochen lang für ein Störsignal gehalten, weil sich das Signal am Anfang und zum Ende des Beobachtungszeitraums zu verändern schien. Ein Planet würde das natürlich nicht tun. Es stellt sich aber hinterher heraus, dass Streulicht von der Erde diesen Effekt hervorrief.

Dann erst ging das Signal an die Erdbeobachter. Zunächst geht es z.B. zu den kanarischen Inseln. Dort gibt es ein “kleines” Teleskop das nachsieht, dass das Signal auch wirklich zu dem Stern gehört, dem wir es zuschreiben. Nicht dass es sich in Wahrheit um ein Binärstern-System links dahinter handelt, dessen Signale in die Lichtkurve eines anderen Sterns “lecken”.

Dann ging das Signal z.B. an die Thüringer Landessternwarte, die Messungen mit relativ grobem Raster vornehmen. Dadurch können sie meist kleine Sterne ausschließen.

Erst dann ging das Signal nach weiteren Siebmethoden an die großen Teleskope, um die jede Menge Gruppen konkurrieren. Da kann und darf man nicht die Zeit mit “Müll” verschwenden.

Deswegen dauerte es so lange dieses Objekt dingfest zu machen.
——————-
(1) Das mit der Größe und Masse von Sternen haben Astronomen in den letzten Jahrzehnten ziemlich gut festgeklopft.

Das hat sich herauskristallisiert im Wechselspiel zwischen Simulationen, die auf physikalischen Gesetzmäßgikeiten basieren (Fusionsreaktionen, Strahlungsdruck, Konvektion etc. pp) und Messungen, mit denen man wieder die Simulationen vergleicht bzw. gegebenenfalls korrigiert. Z.B. kann man Sterne in einem engen Doppelsternsystem recht einfach “wiegen” und so die Masse “experimentell” bestimmen. Desweiteren hilft und Kern- und Teilchenphysik zu verstehen, was im Inneren von Sternen abläuft und das in die Gleichungen zu stecken, mit denen man Sterne modelliert.

Also genau die Methodik, für die manche Leute Klimaforscher am liebsten ans Kreuz nageln würden ;-)

Was einmal mehr zeigt, dass die oft ein falsches bzw. veraltetes Bild von Wissenschaft haben.

(2) Aber das kann auch genauso gut ein kleiner Stern sein. Man muss sich das mal anhand unseres eigenen Systems vor Augen führen:
Neptun hat ungefähr 5mal den Radius der Erde. Jupiter 10mal den Radius der Erde. Unsere Sonne hat wiederum 10mal den Radius des Jupiter. Braune Zwerge wiederum – dieses Mittelglied zwischen Sternen und Planeten – sind vom Radius her kaum größer als Jupiterplaneten. Haben aber mindestens 13mal soviel Masse. Der Radius eines Objektes ist also ein recht schlechter Indikator um Planeten, Braune Zwerge und Sterne voneinander zu trennen. Die Masse ist da schon zuverlässiger.

Kommentare

  1. #1 florian
    Februar 3, 2009

    Na dann gratuliere ich jetzt auch nochmal offiziell zur Entdeckung ;)

    Ich bin schon gespannt, was Günther zur Entstehung dieses Planeten sagt. Ein so enger Orbit ist ja wirklich ungewöhnlich.

  2. #2 Anhaltiner
    Februar 3, 2009

    Na dann mal herzlichen Glückwunsch (und gute Besserung)

  3. #3 Mirko
    Februar 3, 2009

    Von mir ebenfalls herzliche Glückwünsche zu dieser Entdeckung und weiterhin viel Erfolg bei der weiteren Suche – und natürlich ebenfalls gute Besserung!!!

  4. #4 Stefan
    Februar 3, 2009

    Coole Entdeckung, und vor allem schön erklärt, vielen Dank! Aber: Müssen jetzt nicht auch die Astrologie erweitert und alle Horoskope neu berechnet werden?! ;-)

  5. #5 Anhaltiner
    Februar 3, 2009

    @Stefan erst wenn 2012 sich die Erde in der Nähe von CoRoT-Exo-7 wiederfindet *lach

    “Bevor jemand nach Leben fragt. Vergesst es!” alle 21h aufs neue Jahr anstoßen – wäre schon stressig genug – aber dann noch die dauernde Feinstaubbelastung vom Sylvesterfeuerwerk *duckundwech

  6. #6 Samin
    Februar 3, 2009

    Glückwunsch zu der Entdeckung.. aber eine Frage hätte ich: wäre Leben allgemein oder nur menschliches/erdenähnliches Leben da unmöglich? Ich meine man hört immer wieder von schrecklich robusten Mikroorganismen die wasweißich für abartige Bedingungen überleben oder sogar brauchen. (E.T. oder Elvis wärs dort aber mit Sicherheit auch zu heiß)

  7. #7 Daniel Fischer
    Februar 3, 2009

    Aber was ist mit CoRoT Exo-7c von Neptunmasse, der laut der Pressekonferenz heute (wie mir ein Zuhörer berichtet) “tres probablement” ebenfalls um den Stern kreist? Der fehlt in allen Pressemitteilungen, die heute herausgegeben wurden, stand aber in einer früheren Version der Tautenburger drin. Und mir wurden sogar Gerüchte von Anzeichen für einen dritten Planeten zugetragen.

  8. #8 Anhaltiner
    Februar 3, 2009

    Ich habe eben CoRoT-Exo 7b in die http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Exoplaneten eingetragen. Den Radius von 1,75 Erdradien habe ich in 11.000 km umgerechnet (ich hoffe das ist genau genug). Nur die Große Halbachse in AE fehlt noch, kann man die aus der Umlaufzeit von 21h berechnen?

    Wenn es von CoRoT-Exo einen 4b (laut wikipedia) und jetzt den 7b gibt, gibts dann auch 1,2,3,5,6-b?

  9. #9 UMa
    Februar 3, 2009

    Ohne die Kompression dürfte die Dichte bei 3 bis 3,5 g/cm³ liegen, weniger als die der 4 erdähnlichen Planeten im Sonnensystem, eher die des Mondes. Also entweder eine massive Atmosphäre, ein Eisenmangel oder ein deutlicher Anteil an leichteren Elementen.
    Hm. Gibt es schon Fehlergrenzen für die Masse und den Radius?

    Angesichts der Umlaufzeit von 21 Stunden vielleicht sogar ein Rest eines hot Neptuns (oder gar hot Jupiters)?!

    http://arxiv.org/abs/0901.2048

  10. #10 florian
    Februar 3, 2009

    Was ist denn davon zu halten? Ein 30MJup “Planet” mit 8.6 Tage Umlaufzeit bei CoRoT-Exo-7?? Bastelt da der Jean Schneider gerade an der Homepage rum? Oder habt ihr dort wirklich noch ein zweites Objekt entdeckt? Ein terrestrischer Planet in einem engen Stern-Brown Dwarf Binary… das wär ne coole Sache ;) Allerdings könnte ich mir nicht vorstellen, das es da dann Stabilitätsprobleme gibt…

  11. #11 florian
    Februar 3, 2009

    Ah – es ist doch kein brauner Zwerg sondern ein “Hot-Neptun” mit 14facher Erdmasse (siehe hier).

  12. #12 Ludmila
    Februar 3, 2009

    @Florian: Ja, wir sehen da noch mindestens einen vielleicht auch zwei weitere Körper. Die haben wir aber ganz kurzfristig zurückgezogen. Wir brauchen noch ein paar Messungen, um die Parameter genauer zu bestimmen.

    Erst gestern ist die Masse von CoRoT-Exo-7b von 3.75 Erdmassen auf 6 Erdmasse gesetzt worden. Dann hätte es Marsdichte gehabt. Es kann duchaus sein, dass da noch eine Revision kommt.

    Egal, wir schieben das Objekt jetzt 422 Tage mit uns rum. Jetzt muss es raus, vor allem bevor Kepler im März startet. Das Konkurrenzprodukt der NASA.

  13. #13 UMa
    Februar 3, 2009

    Hallo Anhaltiner,

    schau mal hier
    http://exoplanet.eu/catalog-transit.php?&munit=&runit=&punit=&mode=1&more=

    nur noch CoRoT-Exo 6b wird vermisst.

  14. #14 Ludmila
    Februar 3, 2009

    @Anhaltiner: Ja, es gibt CoRoT-Exo-1 – 7b. Schau mal bei http://www.exoplanet.eu nach mehr Infos.

    Jean Schneider gibt 0.017 AU dafür an.

    @UMa: Ja daran denken jetzt alle. Ich habe in früheren Arbeiten auch vorhergesagt, dass unter Umständen Planeten Richtung Stern wandern könnten. Durch Gezeitenwechselwirkung.

    Spannende Zeiten liegen vor uns ;-)

  15. #15 UMa
    Februar 3, 2009

    Bei dieser Unsicherheit in der Masse haben sich meine Spekulationen zur Zusammensetzung natürlich vorläufig erledigt.

  16. #16 Anhaltiner
    Februar 3, 2009

    @Ludmila und UMa danke für den Link. (hab ich auch schon entdeckt – interessante Seite)
    Da ist auch schon 7b eingestellt.
    Bei Wikipedia steht plötzlich was von 11 Erdmassen bei einem Radius von 9255km.
    Ich werd die Sache mal beobachten.

  17. #17 kereng
    Februar 3, 2009

    Klaudia Einhorn fertigte das Bild eines Planeten im Sternbild Einhorn an?
    Zufälle gibt’s!

  18. #18 Argent23
    Februar 3, 2009

    Glückwunsch! Bedeudet das jetzt, dass du ganz hochoffiziell in Kommentaren und Foren “FIRST!!!1!!!!11111!” schreiben darfst? :-P

  19. #19 Ludmila
    Februar 3, 2009

    @kareng: Hach, es kommt noch besser. Klaudia Einhorn war früher mal Astrologin, ist jetzt zur dunklen Seite der Macht gewechselt ( ;-) )und hält jetzt kritische Vorträge zur Astrologie. http://kuffner-sternwarte.at/2007/WIWI_Kurs.html

  20. #20 Chlorobium
    Februar 4, 2009

    Kann ein felsiger Planet so nah am Zentralgestirn denn noch überhaupt eine Atmosphäre besitzen? Müßte nicht der Strahlendruck den Planeten völlig “nackisch” machen?

    … fragt sich das Chlorobium …

  21. #21 Ludmila
    Februar 4, 2009

    @Chlorobium: Ja, schon unser Merkur ist ziemlich nackig ;-)

    Aber richtig spannend wird es, weil wir beim Merkur wissen, dass es Sputtering geben müsste. Also der Sternenwind schlägt da auf und haut Atome aus der Oberfläche.

    Ich hab hier schon ein paar Mal von Messenger berichtet. Die erzählen, dass der Merkur einen “Schweif” aus Natrium hinter sich herzieht.

    So etwas sollte dann auch Exo-7b machen und da es ein transitierender Planet ist, sollte man das eigentlich sehen können, wenn man die Spektrallinien des Sterns anschaut. So etwas ähnliches hat man schon bei Gasriesen hingekriegt.

    Das wäre dann auch so ziemlich die einzige Möglichkeit so aus der Ferne ein bisschen extrasolare Planetengeologie zu betreiben ;-)

  22. #22 Daniel Fischer
    Februar 4, 2009

    Könntest Du noch mal in klaren Worten sagen, was wir über die Masse von Exo-7b im Augenblick wirklich wissen? In verschiedenen Pressemitteilungen ist mal von 11 Erden als Obergrenze und mal von einem tatsächlich (via RV) bestimmten Wert die Rede, wobei man wiederum die Angaben 6 Erdmassen und 3.5 bis 6 Erdmassen findet. Hat man nun ein eindeutiges RV-Signal gesehen oder nicht? Und … wann wird das Paper eingereicht bzw. auf astro-ph erscheinen?

  23. #23 Stefan
    Februar 4, 2009

    Hallo Ludmila,

    danke für die Live-Berichterstattung :-), und gute Besserung!

    Was weiss man denn jetzt eigentlich sicher über die Masse des Planeten? Die Pressemitteilung aus Tautenburg sagt, 6 Erdmassen – wenn ich das Factsheet richtig verstehe, ist das ein mittlerer “Schätzwert”, und alles zwischen etwa 5 und 11 Erdmassen ist mit den Daten verträglich, mit 11 Erdmassen als guter oberen Grenze. Stimmt das so? Auf unserem Blog gab es eine Frage zur Masse – vielleicht magst Du ja als “Expertin” kommentieren?

    Gibt es eigentlich ein preprint zu der Entdeckung?

    Danke, und viele Grüße – Stefan

  24. #24 Ludmila
    Februar 5, 2009

    @Stefan& Daniel: Ich hab noch mal heute zusammengeschrieben, was bislang der Kenntnisstand und wo die Werte herkommen. Ich vertraue da Artie Hatzes und der hält die Angabe 6 Erdmassen für recht verlässlich. Da scheint der beste Fit an die Daten zu sein mit einem recht hohen Konfidenzlevel.

    Ich weiß aber nicht, welche Daten Genf vorliegen hat. Die scheinen aber demnach schlechter zu sein.

  25. #25 Martin Netopil
    Februar 8, 2009

    Günther hat es übrigens auf die Titelseite der Wiener U-Bahn Zeitung “Heute” geschafft ;-) Titel: “Wiener entdeckt für uns 2. Erde!” Ein wirklich genialer Artikel, gespickt mit Ausdrücken wie “kosmischer Coup” oder “himmlische Sensation”. Am besten gefällt mir aber dass der Planet “3800 Billionen km von Österreich” entfernt ist ;-)

  26. #26 florian
    Februar 12, 2009

    Martin: Hast du die Zeitung aufgehoben? Die würd ich ja wirklich gerne sehen…