Seit knapp zwei Jahrzehnten wissen wir, dass die Planeten unseres Sonnensystem nicht einzigartig sind. Auch andere Sterne haben Planeten. Und seit knapp 2 Jahren wissen wir, dass solche Planeten nicht selten sind. Ganz im Gegenteil. Fast überall gibt es Planeten. Aber Planeten und Sterne sind nicht alles, was so ein Planetensystem ausmacht. Da gibt es noch viele andere Objekte. Asteroiden zum Beispiel. Oder Kometen. Man sollte eigentlich denken, dass es für uns noch sehr lange unmöglich ist, diese kleinen Himmelskörper bei den gigantisch weit entfernten Sternen zu entdecken. Das ist schon in unserem Sonnensystem nicht einfach. Aber es ist möglich und die Astronomen haben es geschafft, extrasolare Kometen zu finden!
Es muss da draußen jede Menge Asteroiden und Kometen geben. Immerhin gibt es Planeten und die müssen irgendwie entstehen. Und die Kleinkörper sind der Anfang jeder Planetenentstehung. Junge Sterne sind von großen Scheiben aus Gas und Staub umgeben und im Laufe der Zeit ballen sich die Staubkörner zu meter- bis kilometergroßen Asteroiden zusammen. Beziehungsweise zu Kometen; das hängt nur von der Zusammensetzung ab. Kometen entstehen weiter weg vom Stern, wo es kühler ist und nicht nur Staub- sondern auch Eisteilchen zum Bau der Kleinkörper verwendet werden können. Kommen die Kometen dann in die Nähe der Sonne, sublimiert das Eis und es entsteht der beeindruckende Kometenschweif.
Wir haben Planeten beobachtet, also muss es auch Asteroiden geben. Wir haben auch viele Sterne beobachtet, die von Staubscheiben umgeben sind. Staub ist zwar noch kleiner, leuchtet aber im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums ziemlich hell. Der Stern heizt den Staub auf und der Staub gibt die Wärme wieder ab – das können wir mit Infrarotteleskopen beobachten. Die Staubscheiben sind einerseits sogenannte “primordiale” Scheiben; also genau die Scheiben, aus denen Planeten entstehen. Es gibt aber auch “Trümmerscheiben”, die sich erst bilden, wenn die Planeten schon fertig sind. Denn die übrig gebliebenen Asteroiden kollidieren immer wieder mal miteinander und wenn sie dabei zerbrechen, entsteht neuer Staub.
So eine Scheibe hat man das erste Mal im Jahr 1984 beim Stern Beta Pictoris entdeckt. Dieser Stern hat auch Planeten. Und die ersten Hinweise auf die Existenz dieser Planeten fand man im Jahr 1998, als bei Beta Pictoris die ersten extrasolaren Kometen entdeckt wurden. Im Jargon der Astronomen wurden sie damals “FEBs” genannt. Das steht für “falling evaporating bodies”; also “abstürzende, verdampfende Objekte”. Der Name gibt auch gleich einen Hinweis auf die Entdeckungsmethode. Denn natürlich sind die Kometen viel zu klein, um direkt gesehen zu werden.
Man hat den Stern beobachtet und seine Spektrallinien. Spaltet man das Licht des Sterns in seine Bestandteile auf, dann sind bestimmte Bereiche dunkel. Je nachdem, welche Element im Stern vorhanden sind, werden bestimmte Wellenlängen des Lichts blockiert. Aber nicht nur das Material im Stern selbst erzeugt diese Linien im Spektrum. Auch all das Material, dass sich zwischen dem Stern und uns befindet und das vom Licht durchleuchtet wird, erzeugt Linien. Bestimmte Linien im Spektrum von Beta Pictoris tauchten plötzlich auf und verschwanden plötzlich wieder. Daraus, und aus weiteren Analysen, schlußfolgerte man, dass sie von Objekten verursacht werden, die sich dem Stern nähern und auf ihn stürzen. Um Objekte, die Gas und Staub in großen Wolken abgeben, durch die das Licht des Sterns strahlt. Objekte, die aber zu klein sind, um direkt gesehen zu werden oder sonst irgendwelche anderen sichtbaren Auswirkungen auf das Planetensystem haben. Kleine Himmelskörper also, die in der Nähe des Sterns Gas, Staub- und Eisteilchen ins All schleudern. Mit anderen Worten: Kometen!
Wenn ein Komet sich dem Stern nähert, sorgt die hohe Temperatur dafür, dass er sich mit einer dichten Hülle aus Gas und Staub umgibt und die Strahlung des Sterns bläst einen Teil dieser Hülle fort und erzeugt den Kometenschweif. Und genau diese Hülle – die Koma des Kometen – kann man in den Spektren des Sterns erkennen. Zumindest dann, wenn der Komet gerade dabei ist, in den Stern zu fallen.
Kometen fallen aber nicht so einfach in Sterne. Wenn die chaotische Phase der Planetenentstehung abgeschlossen ist, sollten sich die übrig gebliebenen Himmelskörper – Planeten, Asteroiden und Kometen – alle auf halbwegs stabilen Bahnen befinden (ansonsten wären sie ja nicht übrig geblieben). Damit die Bahn eines Kometen instabil werden kann, muss sie von einem Planeten gestört werden. Wenn bei Beta Pictoris also Kometen in den Stern fallen, dann muss es dort auch einen Planeten geben. Und tatsächlich hat der gefundene Planet genau die Eigenschaften, die er haben muss, um das Phänomen der FEBs zu erklären. 1998 fand man auch noch bei drei weiteren Sternen (Vega, Fomalhaut and HR4796A) die typischen Anzeichen für extrasolare Planeten.
Die Jahre nach 1998 war die erste Hochzeit der Exoplanetenforschung. Die Techniken wurden immer besser und die Entdeckungen immer häufiger. Exoplaneten waren das Thema der Zeit und die Exokometen gerieten ins Hintertreffen. Jetzt aber hat man wieder begonnen, nach ihnen zu suchen und gleich sechs neue Systeme mit Kometen entdeckt. Die Sterne 49 Ceti, 5 Vulpeculae, 2 Andromedae, HD 21620, HD 42111 und HD 110411 zeigen die gleichen Anzeichen für Kometen wie auch damals Beta Pictoris.
Künstlerische Darstellung: Planeten und Exokometen um Beta Pictoris
Dank der aktuellen und noch kommenden Weltraummissionen und der immer besser werdenden Teleskope auf der Erde haben wir die Suche nach Exoplaneten mittlerweile halbwegs im Griff. In den nächsten Jahren werden wir die Zahl der entdeckten Planeten von ein paar hundert bis tausend auf ein paar zehntausend bis hunderttausend erhöhen können. Und wenn wir dann einen guten Überblick über die extrasolaren Planeten haben, wird es nötig sein, sich intensiver als jetzt dem “Kleinkram” in den fremden Sonnensystem zu widmen. Denn die Planeten sind zwar wichtig – aber nur zusammen mit Informationen über Kometen und Asteroiden können wir ein vollständiges Bild der Planetenentstehung bekommen.
Bis jetzt kennen wir nur ein System, bei dem wir alle relevanten Kompenenten statistisch ausreichend gut untersucht haben: unser eigenes Sonnensystem (in dem übrigens Ende des Jahres wieder ein großer Komet zu sehen sein wird). Wenn wir die Planetensystem aber wirklich verstehen wollen, reicht uns ein einziges Studienobjekt nicht. Wir brauchen eine möglichst breite Basis. Die Sterne haben die Menschen schon seit ein paar tausend Jahren studiert. Seit ein paar Jahrzehnten wissen wir über die Planeten Bescheid. Und wenn wir noch ein paar Jahrzehnte warten (vermutlich wird es schneller gehen), dann werden wir auch über den ganzen Rest Bescheid wissen, der da draußen so rumschwirrt!
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