Unser Sonnensystem ist ganz normal. Also genau genommen ist es extrem faszinierend und aufregend! Aber in den letzten Jahrzehnten haben wir immer wieder festgestellt, dass das was es bei uns gibt auch anderswo im Universum zu finden ist. Auch andere Sterne werden von Planeten umkreist; auch anderswo gibt es Sterne mit einem ganzen Planetensystem und auch dort gibt es Gasriesen wie Jupiter, es gibt kleine Planeten mit fester Oberfläche wie Erde oder Venus; es gibt Asteroiden und Kometen. Und genau solche “Exokometen” hat man nun auch beobachtet.
Es mag vielleicht ein wenig überraschend sein, dass man so kleine Objekte wie Kometen es ja sind sehen kann, obwohl sie enorm weit entfernt Teil einen anderen Stern umkreisen. Und natürlich “sehen” wir sie auch nicht im eigentlichen Sinn. Aber weil Kometen sich auf eine sehr spezielle Art und Weise verhalten, können wir sie indirekt detektieren.
So wie bei Asteroiden handelt es sich auch bei den Kometen um kleine Felsbrocken. Ein Komet ist typischerweise nur ein paar Kilometer groß. Aber im Gegensatz zu Asteroiden bestehen Kometen zu einem großen Teil aus Eis und diversen anderen gefrorenen Materialien. Die können auftauen wenn der Komet auf seiner Umlaufbahn dem Stern nahe kommt. Dann wird das Eis zu Gas, entweicht ins All und reißt dabei Staub von der Oberfläche des Kometen mit sich. Es entsteht das, was man “Koma” nennt; eine große Staubhülle die unter Umständen größer als ein Planet werden kann. Deswegen sind Kometen im Sonnensystem im Idealfall auch mit freiem Auge sichtbar: All dieser Staub reflektiert Licht und macht den Kometen sehr hell. Und deswegen kann man Kometen auch bei anderen Sternen sehen.
Das gelang schon 1987, als man das Licht des Sterns Beta Pictoris betrachtet hat. Untersucht man das Licht eines Sterns kann man herausfinden, aus welchen Elementen er besteht. Dieses “Lichtspektrum” ändert sich normalerweise nicht stark; ein Stern hat ein langes Leben und die Zeitskalen auf denen er sich verändert sind ebenfalls lang. Aber bei Beta Pictoris sah man immer wieder kurze Variationen im Spektrum. Etwas schien die chemische Zusammensetzung des Sterns für einen kleinen Zeitraum zu verändern und das waren Kometen. Wenn ein Komet vor einem Stern vorüber fliegt bzw. vielleicht sogar auf den Stern stürzt, dann sehen wir auf der Erde nicht nur das normale Sternenlicht. Sondern auch einen Teil des Lichts, der sich durch die Staubwolke des Kometen zu uns bewegt hat. Im Spektrum sehen wir dann also für kurze Zeit die chemische Zusammensetzung von Stern und Komet.
Direkte Beobachtung eines Planeten bei Beta Pictoris
Bild: ESO/A.-M. Lagrange)
Beta Pictoris war schon immer ein Stern von dem wir enorm viel gelernt haben. Dort hat man 1984 das erste Mal die Grundlage für die Planetenentstehung bei anderen Sternen beobachtet. Dort hat man jede Menge seltsame Dinge entdeckt die auf die Existenz von Planeten hinweisen; ich selbst habe in meiner Arbeit als Wissenschaftler dort mal die Existenz von Planeten vorhergesagt und tatsächlich wurde dort 2008 auch ein Planet gefunden, den man sogar direkt beobachten und bei der Umrundung des Sterns zusehen kann. Und jetzt haben dort Wissenschaftler der Uni Innsbruck auf die Kometen auf eine ganz besondere Weise nachgewiesen.
Sie haben das getan, was man ansonsten nur bei Planeten getan hat: Sie haben das Licht des Sterns beobachtet und nach Helligkeitsschwankungen gesucht. Denn wenn sich von uns aus gesehen ein anderer Himmelskörper vor dem Stern befindet wird ein Teil dessen Lichts blockiert. Natürlich nur enorm wenig, aber mittlerweile können wir die Helligkeit extrem genau messen. In diesem Fall stammen die Daten vom NASA-Satelliten TESS und Sebastian Zieba konnte mit seinen Kolleginnen und Kollegen bei Beta Pictoris Lichtschwankungen entdecken, die sich eindeutig auf die Anwesenheit von Kometen zurückführen lassen (“A transiting exocomet detected in broadband light by TESS in the β Pictoris system”).
In einem Zeitraum von 105 Tagen sank die Helligkeit des Sterns dreimal um eine Winzigkeit ab. Die Verdunkelung geschah dabei nicht gleichmäßig, so wie man das bei einem Planeten erwarten würde, der sich vor den Stern schiebt. Der Abfalls der Helligkeit war hier asymmetrisch: zuerst wurde der Stern schnell dunkler und nur langsam wieder heller. Das passt genau zum vorhergesagten Verhalten das ein Komet mit großer Koma und langem Kometenschweif verursacht der von uns aus gesehen vor dem Stern vorüber zieht. Drei Kometen in drei Monaten: Das ist eine erstaunliche Ausbeute. Und zeigt, dass der junge Stern ein ziemlich dynamisches System aus Himmelskörpern beherbergen muss.
Damit wurde die Existenz von Kometen bei Beta Pictoris bestätigt. Und man hat ein weiters Mal gezeigt, dass all die Sterne da draußen nicht einfach nur simple Lichtpunkte sind, sondern ebenso komplexe und vielfältige Sternensysteme wie unser Sonnensystem!
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