Ich mag Trojaner. Und nein, damit meine ich nicht den Krempel, der einem den Computer versaut. Sondern die so benannte Gruppe von Asteroiden in unserem Sonnensystem. Trojaner sind kleine Himmelskörper, die sich ihre Bahn mit einem großen Planeten teilen. Das klingt so, als könnte es nicht funktionieren; tut es aber trotzdem weil sie sich in der Nähe von speziellen Stabilitätspunkten befinden: Den sogenannten Lagrangepunkten, an denen sich die wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben. Betrachtet man die Sonne und einen Planeten, dann gibt es immer fünf dieser Punkte und zwei davon liegen genau auf der Bahn des Planeten; 60 Grad davor und 60 Grad dahinter. Ein kleines Objekt in der Nähe dieser Punkte kann sich dort auf einer stabilen Bahn bewegen. Wir kennen heute hauptsächlich Trojaner des Jupiters; davon gibt es vermutlich ein paar Millionen (entdeckt worden sind bis jetzt knapp 6000). Es gibt aber auch eine Handvoll bekannter Trojaner des Mars, ein paar beim Neptun und sogar die Erde hat einen eigenen Trojaner.
Aber: Gibt es solche Trojaner auch anderswo? Und: Wie groß kann ein Trojaner werden? Gibt es auch Trojaner-Planeten? Bei uns im Sonnensystem nicht, aber wie sieht es bei anderen Sternen aus?
Lagrangepunkt: L4 und L5 sind die Punkte, an denen sich Trojaner befinden können
Die Trojaner waren immer schon eines meiner bevorzugten Arbeitsgebiete. Sie waren auch das erste Gebiet, auf dem ich damals begonnen habe, wissenschaftlich zu arbeiten. Das war schon im sechsten Semester, noch bevor ich mit meiner Diplomarbeit begonnen habe (Wer es genau wissen will: Ich habe probiert, unseren auf die Untersuchung von Trojanern optimierten Lie-Integrator so zu modifizieren, dass er eine brauchbare Surface of Section produziert). Später habe ich dann auch längere wissenschaftliche Arbeiten über Trojaner geschrieben (“The size of the stability regions of Jupiter Trojans”). Irgendwann bin ich dazu übergegangen, mich vermehrt mit Planeten bei anderen Sternen zu beschäftigen – aber die Trojaner spielten immer noch eine Rolle. Mit meinen Kollegen aus Wien habe ich probiert herauszufinden, ob es Trojaner auch bei anderen Sternen geben kann.
Die entsprechenden Simulationen haben nicht nur gezeigt, dass es rein dynamisch durchaus möglich wäre, dass Trojaner auch bei den bisher gefundenen Exoplaneten anderer Sterne existieren können; sie haben auch gezeigt, dass sie durchaus größer als die kleinen Asteroiden sein können, die hier bei uns existieren. Ein großer Gasriese könnte rein dynamisch auch einen erdgroßen Trojanerplanet beherbergen! Und andere Simulationen haben gezeigt, dass sich solche Himmelskörper auch tatsächlich im Zuge der Planetenentstehung bilden können.
Von der Existenz extrasolarer Trojanerplaneten auszugehen erscheint also nicht völlig unplausibel. Vor allem auch, weil wir ja mittlerweile festgestellt haben, das es bei anderen Sternen Arten von Planeten gibt, die bei uns nicht zu finden sind – zum Beispiel heiße Jupiter oder Supererden. Warum also nicht auch Trojanerplaneten?
Das war auch der Grund, warum ich damals einen Projektantrag zu diesem Thema geschrieben habe. Ich wollte die Sache mit den Trojanerplaneten richtig gründlich erforschen und nicht nur umfassende himmelsmechanische Simulationen durchführen die zeigen, wo man diese Objekte finden kann, wenn sie denn existieren sondern auch die Teleskope der Unisternwarte Jena nutzen, um ganz konkret nach ihnen zu suchen. Das geht tatsächlich: Man braucht dazu einen Planeten, der von uns aus gesehen direkt vor seinem Stern vorüber zieht. So ein “Transit” verdunkelt das Sternenlicht kurzfristig und das lässt sich mit einem Teleskop messen. Hat man auf diese Art einen Planeten entdeckt, dann kann man nachsehen, ob die Transits alle pünktlich stattfinden. Wenn der Planet ungestört seine Runden um den Stern zieht, dann sollten die Verdunkelungen exakt periodisch auftreten. Ist da aber noch irgendwas, dann kann der Transit zu früh oder zu spät passieren. Wenn irgendwo anders im Planetensystem noch ein anderer Himmelskörper existiert, kann er mit seiner Gravitationskraft den bekannten Planeten ein bisschen bremsen oder beschleunigen. So etwas nennt man “Transitzeitvariation” (siehe hier für Details) und so wurden mittlerweile tatsächlich schon neue Planeten entdeckt – unter anderem auch von meinen ehemaligen Kollegen aus Jena.
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