Was Planeten bei anderen Sternen angeht, ist unsere Suche in den letzten Jahren ja mehr als erfolgreich gewesen. Da wo wir anfangs nur vereinzelte Himmelskörper kannten und kaum verstanden haben, kennen wir nun die ganze wunderbare Welt der Exoplaneten. Aber wenn andere Sterne ebenso von Planeten umkreist werden wie unsere Sonne, dann gibt es keinen Grund anzunehmen, dass es in diesen Systemen nicht auch all die anderen Himmelskörper gibt, die so ein Planetensystem ausmachen. Es muss dort nicht nur Planeten geben, sondern auch Monde, Asteroiden und Kometen. Was die Exomonde angeht, ist man fleißig auf der Suche, hat aber noch keine zweifelsfreie Entdeckung gemacht. Aber bei den Kleinkörpern ist es anders! Schon seit längerer Zeit weiß man, dass auch andere Sterne von Asteroiden und Kometen umkreist werden. Das mag seltsam erscheinen, da diese Objekte ja deutlich kleiner sind als die noch unentdeckten Monde und die schon entdeckten Planeten. Aber die Astronomen sind kreativ und vor allem die Kometen verraten ihre Existenz auf eine ganz besondere Weise.
Wollt ihr mal einen extrasolaren Kometen sehen? Hier ist einer:
Bild: Kiefer et al, 2014 pdf
Ok – das ist natürlich ein wenig geschummelt. Das ist selbstverständlich KEIN Bild eines extrasolaren Kometen. Sie sind tatsächlich zu klein, zu lichtschwach und zu weit weg um direkt beobachtet zu werden. Aber das Diagramm zeigt die indirekte Beobachtung eines extrasolaren Kometen. Man sieht dort einen Teil des Lichtspektrums des Sterns Beta Pictoris. Im Spektrum sieht man, wieviel Licht einer gewissen Wellenlänge vom Stern zu uns gelangt. Solche Spektren verraten uns zum Beispiel, woraus so ein Stern besteht weil die verschiedenen chemischen Elemente verschiedene Wellenlängen des Lichts blockieren. Natürlich hat man auch bei Beta Pictoris jede Menge Spektren aufgenommen – und festgestellt, dass sie sich verändern! Von einem Tag auf den anderen können die Spektren ganz anders aussehen, wie das Diagramm deutlich zeigt. Die rote Linie gibt das “Referenzspektrum” an, also den Normalzustand, den man bei Beta Pictoris erwarten und meistens auch beobachten kann. Die schwarze Linie dagegen zeigt, wie das Spektrum bei manchen Beobachtungen kurzfristig immer wieder von dieser Referenz abweicht.
Und das kann eigentlich nichts mit dem zu tun haben, was im Inneren des Sterns passiert. Es ist höchst unwahrscheinlich, dass so ein Stern seine chemische Zusammensetzung während solch kurzer Zeiträume verändert – und danach wieder zum Ausgangszustand zurück kehrt. Die Änderungen müssen auf etwas zurück zu führen sein, dass sich zwischen dem Stern und uns befindet. Es müssen sich immer wieder kurzfristig große Gaswolken am Stern vorbei ziehen und das in ihnen enthaltene Material verändert kurzfristig das Spektrum.
Große Gaswolken ziehen aber im Allgemeinen nicht einfach so durch ein Planetensystem. Es sei denn, es handelt sich um einen Kometen! Denn der ist eigentlich nichts anderes als eine riesengroße Gaswolke mit einem kleinen Stein in der Mitte. So ein Kometenkern ist normalerweise nur wenige Kilometer groß. Aber wenn er in die Nähe eines Sterns kommt und sich aufheizt, kann das im Gestein enthaltene Eis auftauen, sich in Gas umwandeln und entkommen. So entsteht die Koma; die große Gashülle die einen aktiven Kometen einhüllt und die ein paar Millionen Kilometer Durchmesser erreichen kann (der berühmte Komet Hale-Bopp der im Jahr 1997 an unserem Nachthimmel beobachtet werden konnte hatte zum Beispiel eine 3 Millionen Kilometer durchmessende Koma). Groß genug also, um aufzufallen, wenn der Komet von uns aus gesehen an seinem Stern vorüber zieht.
Kometen vor Beta Pictoris (Künstlerische Darstellung: ESO/L. Calçada)
Beta Pictoris ist ein enorm interessanter Stern. Er ist noch sehr jung und von einer großen Scheibe aus Staub umgeben. Dank seines jungen Alters ist dort auch mit mehr Kleinkörpern zu rechnen als im alten Sonnensystem, wo die meisten Kometen und Asteroiden schon vor langer Zeit aus dem System geworfen oder bei Kollisionen zerstört worden sind. Ein junger Stern ist also ein ideales Ziel für die Suche nach Exokometen. Und schon seit 2003 beobachtet man bei Beta Pictoris immer wieder Veränderungen im Spektrum und hat diese Beobachtungen auch benutzt, um auf die Existenz von Planeten zu schließen. Kennt man genug solcher Exokometen, dann kann man aus ihren Eigenschaften auf ihre Bahnen schließen und daraus wiederum auf die Bahn eines etwaigen Planeten. Denn die Planeten sind ja mit ihrem gravitativen Einfluss maßgeblich dafür verantwortlich, wie sich die Kleinkörper in einem System bewegen. Auch ich habe damals diese Beobachtungen gemeinsam mit eigenen Computersimulationen benutzt, um die Existenz von mindestens drei Planeten bei Beta Pictoris vorherzusagen. Und tatsächlich wurde im Jahr 2008 dort ein passender Planet gefunden.
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