Ich habe sicher schon das eine oder andere Mal erwähnt, dass die Astronomie eine ziemlich großartige Wissenschaft ist. Das ist sie nicht nur, weil sie sich mit ziemlich großartigen Themen und Dingen beschäftigt. Sondern auch aufgrund der Art und Weise wie man in der Astronomie das Universum untersucht. Astronomen können nur schauen. Sie können nichts von all den anderen Dingen machen, die in anderen Wissenschaften möglich sind. Astronomen können nur schauen, denn ihre Untersuchungsobjekte sind unvorstellbar weit entfernt. Ihnen bleiben nur ein paar Photonen, die aus dem fernen All auf ihre Teleskope treffen und daraus müssen sie alles ableiten, was sie wissen wollen. Erstaunlicherweise funktioniert das ziemlich gut! Und zwar nicht nur bei Himmelskörpern, die man auch tatsächlich sehen kann, sondern sogar bei denen, die nicht sichtbar sind. Den extrasolaren Planeten zum Beispiel.
Von den knapp 1000 bekannten extrasolaren Planeten haben wir nur eine Handvoll direkt gesehen. Denn so gut wie immer wird der kleine Planet vom viel helleren Stern komplett überstrahlt. Nur in ein paar Ausnahmefällen gelang es, das vom Planeten reflektierte Sternenlicht direkt im Teleskop zu beobachten. Aber auch wenn man die Planeten nicht direkt gesehen hat, hat man doch erstaunlich viele Informationen über sie gewinnen können. Die verschiedenen Entdeckungsmethoden habe ich in meiner Serie “Die wunderbare Welt der Exoplaneten” erklärt. Eine davon ist die Transitmethode. Mit ihren werden mittlerweile die meisten Planeten gefunden. Man beobachtet dabei einen Stern und hofft, dass ein Planet an ihm vorüber zieht. Dann blockiert er ein wenig vom Licht des Sterns und der wird ein bisschen dunkler. Natürlich klappt das nur, wenn man genau im richtigen Winkel auf das Planetensystem blickt und man braucht schon ein wenig Glück, um so Planeten zu finden. Aber da draußen sind jede Menge Sterne und wenn man genug davon betrachtet, dann findet man auch etwas. Mit dieser Methode kann man herausfinden, wie groß der Planet ist, auch wenn man ihn gar nicht sieht. Denn natürlich wird der Stern um so dunkler, je größer der Planet ist. Man kann auch herausfinden, wie schnell er sich bewegt (je schneller, desto kürzer ist die Verdunkelungsphase) und damit auf den Abstand zum Stern schließen (dabei hilft das dritte Keplersche Gesetz). Aber man weiß nichts über die Masse des Planeten. Und auch nichts darüber, wie “schief” die Bahn des Planeten im Raum liegt.
Die Masse ist relativ leicht herauszufinden. Dafür kann man eine andere Methode benutzen, die “Radialgeschwindigkeitsmethode”. Hier misst man nicht die Helligkeit des Sternenlichts, sondern seine Bewegung. Die Gravitationskraft des Planeten lässt den Stern ein klein wenig hin und her wackeln. Mal wackelt er auf uns zu und dann wieder von uns weg. Das kann man an einer Verschiebung der Spektrallinien erkennen (wie das genau funktioniert habe ich hier erklärt). Mal sind sie zum roten Ende des Lichtspektrums verschoben, mal zum blauen Ende.
Man kann im Prinzip bei jedem Stern mit einem Planeten auch eine entsprechende Verschiebung der Spektrallinien messen (vorausgesetzt die Instrumente sind genau genug), aber nicht bei jedem Stern mit einem Planeten sieht man auch einen Transit, weil das ja vom Blickwinkel abhängt. Aber wenn man einen Transit sieht, dann kann man auch nach einer Verschiebung der Spektrallinien suchen. Damit kann man dann nicht nur die Masse des entdeckten Planeten bestimmen, sondern auch noch die Neigung seiner Bahn. Das geht mit dem Rossiter-McLaughlin-Effekt und der zeigt ganz wunderbar, wie kreativ die Astronomen werden können, wenn sie etwas über Dinge herausfinden wollen, die sie nicht sehen können.
Der Effekt der Radialgeschwindigkeit ist nicht schwer zu verstehen. Im gleichen Rhythmus in der sich der Planet um den Stern bewegt, wackelt auch der Stern. Misst man also die Geschwindigkeit, mit er auf uns zu kommt bzw. sich von uns entfernt, dann wird sie sich periodisch ändern. Und je stärker die Änderung ist, desto schwerer ist der Planet. Das hat aber noch nichts mit dem Rossiter-McLaughlin-Effekt zu tun. Um den zu finden, muss man ganz genau schauen. Man muss den Stern genau in dem Moment beobachten, in dem der Planet vor ihm vorüber zieht.
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