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Falsche Exoplaneten-Masse im Umlauf

Von / 21. Januar 2009 / 22 Kommentare
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Da haben einige Journalisten anscheinend einen Fachaufsatz in den falschen Hals gekriegt.

Das kam gerade über meinen Email-Ticker rein.

Dear All,
The New Scientist and perhaps other media outlets are reporting that the mass of MOA-2007-BLG-192Lb has been revised down to 1.5 Earth masses, but these reports are in error. The reporter has been confused by a report of one of my colleagues regarding a revision in the mass estimate that would be possible if the host star was confirmed to be a ~0.09 solar mass M-dwarf instead of a brown dwarf. The correct mass estimate remains 3.3 (+4.9 / – 1.8) Earth masses. This is currently the lowest mass estimate for an exoplanet except for PSR 1257+12 b, but the error bars have large overlap with a number of other planets detected by both radial velocities and microlensing.

– David Bennett, for the MOA, OGLE, and PLANET collaborations

Irgendjemand hat da wohl nicht sorgfältig genug gelesen und wenn man das Buzzword “zweite Erde” und “extraterrestrisches Leben” im Hinterkopf hat, wird schon mal der Wunsch der Vater des Gedanken.

Diese kleine Masse hätte der extrasolare Planet aber nur dann, wenn es sich bei dem Zentralstern nicht um einen Braunen Zwerg, sondern um einen sehr kleinen Zwergstern handeln würde. Was wohl aber recht unwahrscheinlich ist. Im Fall der Fälle würde es sich dann um den zweitkleinsten extrasolaren Planeten handeln, der überhaupt entdeckt wurde. Der kleinste wurde um den Pulsar PSR 1257+12 entdeckt.

So oder so, in jedem Fall wäre das Zentralobjekt in diesem System eher eine Funzel denn ein leuchtender Stern. Höchstwahrscheinlich ist es noch nicht mal ein richtiger Stern. Wenn also jetzt das Geschrei mit dem L-Wort anfangen sollte, dann behaltet das bitte im Hinterkopf 😉

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Bild: (NASA) Künsterlische Darstellung von MOA-2007-BLG-192L b.

BTW: Dieser Planet wurde durch den Gravitationslinseneffekt entdeckt. Dabei macht man sich zu Nutze, dass schwere Objekte – Planeten, Sterne – wie Linsen auf vorbeifliegende Photonen wirken, was durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt wurde. Das Licht eines Sterns im Hintergrund erscheint so über einen Zeitraum von einigen Wochen/Monaten heller.

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Bild: (NASA) Grundsätzliche Funktion der Gravitationslinsenmethode.

Hat der Linsenstern einen Planeten, kann der Planet als Linse in einer Linse wirken. Dieser Verstärkungseffekt dauert allerdings eher ein paar Tage/Stunden an, je nachdem mit welcher relativen Geschwindigkeit das Hintergrundobjekt sich aus der Sichtlinie Erde – extrasolares Planetensystem wegbewegt. Und er ist nur einmal im Leben messbar. (Wie lange braucht die Sonne noch mal für einen Umlauf um das Zentrum der Milchstraße? Um die 200 Millionen Jahre?) Deswegen werden bei solchen Ereignissen alle verfügbaren Teleskope im Netzwerk solcher Microlensing-Programme alarmiert und alle beobachten wie gebannt dieses eine Ereignis, um ja nichts zu verpassen und die genaue Form der Verstärkungskurve rauszukitzeln, weil davon die Massenbestimmung abhängt.

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Bild: (OGLE) So sah das z.B. bei OGLE-2005-BLG-390 und seinem 5,5 Erdmassen-Planeten aus.

Ja, ich weiß, heute habe ich es mit der Relativitätstheorie 😉

Bei sehr schweren Objekten wird dieser Linseneffekt übrigens etwas seltsam. Dann wird das Bild nicht nur verstärkt sondern auch verzerrt und mehrfach gespiegelt. Es entstehen dann beispielsweise sogenannte Einsteinringe.

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Bild: (Hubble Space Telescope) Einsteinringe von elliptischen Galaxien in 2 bis 4 Milliarden Lichtjahren Entfernung

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Kommentare (22)

  1. #1 Samin
    Januar 21, 2009

    “Ja, ich weiß, heute habe ich es mit der Relativitätstheorie ;-)”
    Warum auch nicht? Ist doch eine tolle Theorie, oder wie gezeigt auch eine tolle Praxis 😉

  2. #2 Daniel
    Januar 21, 2009

    Die Masse passt doch, da fehlt nur das “bis zu”. 3.3 – 1.8 == 1.5.

  3. #3 Odysseus
    Januar 21, 2009

    Man kann schon Objekte von nur drei Erdmassen über den Gravitationslinseneffekt nachweisen? Über eine Distanz von 300ly? Wie cool ist das denn bitte? Dazu fällt mir nur noch eins ein: Science – it works, bitches.

  4. #4 Ronny
    Januar 22, 2009

    Nur so am Rande eine Frage: Braucht man wirklich die allgemeine RT um diesen Effekt zu erklären ? Müsste sich nicht nach Netwonscher Physik genau das selbe Ergebnis zeigen ? Newton bezeichnete Licht ja auch als ‘Korpuskel’ also mit Masse und damit würden diese genauso angezogen. Die allgemeine RT beschreibt ja ‘nur’ den Hintergrund warum diese Anziehung zustande kommt, nämlich durch die Krümmung der Raumzeit.

  5. #5 Ludmila
    Januar 22, 2009

    @Ronny: braucht man wirklich die allgemeine RT um diesen Effekt zu erklären ?

    Ja.

    Das war sogar vor 90 Jahren einer der Fälle, um Einstein zu testen. 1919 wurde bei einer Sonnenfinsternis gemessen, wie stark das Licht der Hintergrundsterne vom Gravitationsfeld der Sonne abgelenkt wurde und ob das mit der Vorhersage übereinstimmte. Der Rest ist Geschichte.

    Newton bezeichnete Licht ja auch als ‘Korpuskel’ also mit Masse und damit würden diese genauso angezogen.

    Photonen haben aber nachweislich keine Masse. Korpuskel heißt nicht automatisch, dass das Teil Masse hat. Es heißt zunächst nur, dass es einen räumlich begrenzen annähernd kugelförmigen Raum einnimmt und keine Welle ist. Und bei Licht wird das mit dem Welle-Teilchen-Dualismus sowieso ganz haarig.

  6. #6 Ronny
    Januar 22, 2009

    Oh oh, wieder mal vorschnell gepostet 🙂 Natürlich, wenn Photonen Masse hätten, dann könnten sie sich ja nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen (9:1, verdammt 😉
    Der Beweis ist dann quasi, dass sich selbst das masselose Licht krümmt und das kann nur sein wenn sich der Raum krümmt. WZBW.

  7. #7 Ludmila
    Januar 22, 2009

    @Ronny: Ist doch nicht schlimm. Das passiert doch jedem. *hust, hust*

    Ist nicht auch irgendwo, irgendwann nachgewiesen worden, dass man aus Fehlern mehr lernt, als wenn man es auf Anhieb richtig hinbekommt 😉

    Ich werde z.B. wohl nicht mehr vergessen, dass Genf doch am Rande der Alpen liegt und es da ein kleines, aber feines Neutrino-Experiment gibt, dass Teilchen nach Gran Sasso schickt 😉

  8. #8 matthias
    Januar 23, 2009

    Darf ich das Thema noch mal aufgreifen?
    Photonen haben sicherlich keine Ruhemasse, aber sie besitzen Energie (E=hf, das kommt doch z.B. aus der Erklärung des Photoeffektes, war also Einstein 1905 schon bekannt) und besitzen folglich doch Masse (E=mc², schon wieder Einstein und schon wieder 1905 ;-), dann müsste doch eigentlich zumindest die spezielle Relativitätstheorie schon reichen, oder wo liegt bei mir jetzt der Denkfehler?

  9. #9 Ludmila
    Januar 23, 2009

    @mathias: Ich glaub der Denkfehler liegt daran, dass Du E=mc2 auf den Kopf stellst.

    Diese Formel sagt aus, dass jede Masse unheimlich viel Energie enthält. Umgekehrt muss aber nicht jede Form von Energie sich deswegen unbedingt und immer in Masse umwandeln.*Hint* Man kann tatsächlich aus Energie Masse erzeugen, aber das ist ein bisschen aufwendig. Dafür sind nämlich u.a. Teilchenbeschleuniger da. Denn aus der Kollisionsenergie konzentiert auf engstem Raum kondensieren Teilchen mit Masse.

    Im Übrigen, Ruhemasse von Photonen? Hast Du schon mal ein Photon in Ruhe gesehen? 😉 Ich nicht und auch sonst niemand – weil es das nicht gibt und nach der speziellen Relativitätstheorie auch nicht geben kann.

    Denn demnach kann nichts, was Masse hat, sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und umgekehrt können nur masselose Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit reisen. Photonen haben keine Masse und dürften nach der klassischen Mechanik nicht auf Gravitation reagieren.

  10. #10 Ronny
    Januar 25, 2009

    So richtig absurd wirds ja wenn man daraus folgt, dass das Licht in seinem Bezugsystem überall gleichzeitig ist 🙂

  11. #11 Ludmila
    Januar 25, 2009

    @Ronny: Ja das ist schon seltsam. Man kann es auch anders ausdrücken: Für Photonen vergeht keine Zeit.

    strange, wirklich strange

    Was mal wieder zeigt, die Natur ist um einiges seltsam, als sich das jeder einzelne Mensch – inklusive einiger durchgeknallter Esoteriker und Pseudo-Wissenschafter – sich jemals vorstellen könnten. Aber die Wissenschaft findet so ein Zeugs heraus und das ist ziemlich cool.

    @ Odysseus: Ja, das ist auch ziemlich cool.

  12. #12 knorke
    Januar 27, 2009

    aha. Viel fehlt nicht mehr dann lese ich bloß noch mit glasigen Augen mit und summe im Geiste das Biene Maja Lied.
    Photonen haben keine Masse – gekauft
    Masselose Teilchen können mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, andere nicht? – okay, verstanden (hoffe ich)
    Und Licht ist in seinem Bezugssytem überall gleichzeitig? Weil, es vergeht für das Licht keine Zeit, aber in dieser nicht vergehenden Zeit legt es einen Weg zurück? habe ich das richtig verstanden?

    Und warum wirken Massen als “Linse” wenn die Photonen Gravitation nicht interessiert?
    Bitte nochmal ganz langsam für mich?!

  13. #13 Ludmila
    Januar 27, 2009

    Und warum wirken Massen als “Linse” wenn die Photonen Gravitation nicht interessiert? Bitte nochmal ganz langsam für mich?!

    Aber gerne 😉

    Weil Massen – wie nach der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt – die Raumzeit krümmen und da der Raum gekrümmt wird, wird auch der Weg des Lichtes gekrümmt.
    Hier sieht man es noch mal illustiert:
    https://en.wikipedia.org/wiki/File:Cassini-science-br.jpg

  14. #14 Ludmila
    Januar 27, 2009

    @Knorke:
    Weil, es vergeht für das Licht keine Zeit, aber in dieser nicht vergehenden Zeit legt es einen Weg zurück? habe ich das richtig verstanden?

    Verdammt! Da bin ich selbst geistig ins Rödeln gekommen. Merke: Wer behauptet, bei der Visualisierung von RT nie ins Schwimmen gekommen zu sein, der ist entweder ein Genie oder lügt.

    Also wichtig. Zeit und Raum sind relativ. Wenn man Zeit sagt, muss man auch sagen, welche Zeit in welchem Bezugspunkt. Die Zeit für das Licht, ist nicht die Zeit, die wir sehen.

    Von unserem Standpunkt aus, vergeht Zeit und das Licht legt eine endliche Distanz zurück, die genau über die Lichtgeschwindigkeit definiert ist.

    Vom Standpunkt des Photons aus…Ok, hangeln wir aus an der Zeit- und Raumdilatation entlang. Je näher ein Teilchen der Lichtgeschwindigkeit kommt, desto langsamer vergeht die Zeit in diesem System und desto kürzer wird die Strecke, die es zurücklegen muss.

    Wenn genau Lichtgeschwindigkeit erreicht wird, vergeht demnach gar keine Zeit in diesem Bezugssystem und alle Strecken, die es vor sich hat, sind in einem einzigen Punkt vereinigt.

    Hmm, das ist strange ;-/

    Also im Bezugssystem des Photons muss es gar keine Strecke zurücklegen, weil es ja schon längst da ist und zwar überall gleichzeitig und das bleibt es auch bis in alle Ewigkeit.

    Oder? Help? Irgendwelche Physiker da draußen?

  15. #15 Ronny
    Januar 27, 2009

    @Ludmilla,
    Bin zwar auch kein Physiker, aber ich geb dir mal recht 🙂 , denn wenn keine Zeit vergeht ist die Distanz egal. RT macht Spass, fast soviel wie Quantenmechanik 🙂

    @Knorke
    Ich probiers auch mal.
    1)Masselose Teilchen können mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, andere nicht?
    Um Teilchen mit einer Ruhemasse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen würde man immer unendliche Energien brauchen bzw. die Masse wäre unendlich, ergo, klappt nicht.

    Und Licht ist in seinem Bezugssytem überall gleichzeitig?
    Ja, da es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt vergeht keine Zeit, damit kann man auch keine Aussage mehr über Distanzen machen.

    Und warum wirken Massen als “Linse” wenn die Photonen Gravitation nicht interessiert?
    Stell dir folgendes vor: du hast eine Gummioberfläche in die du eine Kugel legst. Diese wird die Gummifläche eindellen. Rollt nur eine andere (möglichst kleinere) Kugel vorbei, wird sie durch die Vertiefung abgelenkt, obwohl keine Kraft zwischen den Kugeln wirkt. Ähnlich krümmt lt. der allgemeinen RT die Schwerkraft den Raum, sodass ALLES (auch masselose Teilchen) abgelenkt werden (das sieht man schön in dem Bild von Ludmilla).

  16. #16 knorke
    Januar 27, 2009

    Danke für die Erklärungen, so langsam krieg ichs alles zusammen in eine Kiste:
    Das mit der Lichtgeschwindigkeit habe ich demnach schon richtig kapiert, jetzt wird mir auch etwas klarer was der Harald Lesch bei Alpha Centauri meinte mit dem Punkt beim (nicht möglichen) Lichtgeschwindgkeitsreisen (da gabs mal ‘ne Folge von wegen Lichtgeschwindigkeit und Reisen durchs All wo er das nett erklärt hat, bloß das eine war mir nicht nachvollziehbar).

    Und nu zu der Masse und der Linse. Das mit der Masse und der Raumzeit hatte ich gewusst (so irgendwie). Und durch diese Krümmung fliegt das Licht quasi ‘ne Kurve (laienhaft gesprochen), das ist also nicht der gleiche Effekt, der einen Asteroiden zu einer großen Masse hinzieht. Ne wahr?! Quasi: Das mit dem Asteroiden ist Kepplers Karussell das mit dem Licht Einsteins Eigenbrötlertum 😉

    Da fällt mir noch ‘ne Frage ein (anders Thema aber):
    Das Universum ist endlich, denn wenn es unendlich wäre dann wäre der Himmel Nachts nicht schwarz sondern extrem hell. Oder? (Irgendwie ja nicht unplausibel, aber so richtig will’s mir dann doch nicht schmecken…)

  17. #17 Ronny
    Januar 28, 2009

    @knorke
    Richtig, war einer der ersten Hinweise dass das Universum nicht unendlich sein kann.

  18. #18 Schnablo
    Januar 28, 2009

    “Und Licht ist in seinem Bezugssytem überall gleichzeitig”
    Ich glaube in einem solchen Sinne darf “Bezugssystem” nicht verstanden werden. Grundlage der SRT ist ja, dass in allen Inertialsystemen die Lichtgeschwindigkeit konstant ist. In der ART wird u.a. dies auf beschleunigte Systeme ausgedehnt. Aber ein System, dass sich relativ zu “normalen” Systemen mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, ist innerhalb der RT nicht mehr sinnvoll. Insbesondere ist das Photon in diesem System zwar “überall gleichzeitig” (zumindest auf seiner Bahn), aber die Längenkontraktion sorgt dafür, dass dieses “überall” nur noch aus einem Punkt besteht. Daneben vergeht in diesem System die Geschichte des Universums in einem Zeitpunkt. Das sind alles unschöne Grenzwerte, für welche die Gleichungen der RT sicher nicht gemacht sind. (das sieht man z.B. an der Division durch Null beim Lorenzfaktor)

    Naja, und das mit der Lichtablenkung ist schon der selbe Effekt wie die Massenanziehung. Es geht darum, dass der Raum gekrümt ist. Sowohl Licht als auch Asteroid fliegen subjektiv durchaus gerade durch den vorhandenen Raum, nur ist dieser eben krumm. Das sieht man auch in den Bildern mit der eingedellten Fläche. Allerdings ist damit nicht gemeint, dass Planeten in den Senken verharren, weil sie “nach unten” rollen, sondern, dass sie sich in der nicht-euklidischen Metrik geradeaus bewegen. Deswegen wird Gravitation in diesem Zusammenhang gern auch als Scheinkraft bezeichnet.

  19. #19 Ludmila
    Januar 28, 2009

    @knorke: Ich verweise mal auf Olbers Paradoxon:
    https://de.wikipedia.org/wiki/Olberssches_Paradoxon

    Tatsächlich kann man aber daraus denke ich “nur” folgern, dass das Weltall endlich in der Zeit ist – also einen Anfang gehabt haben muss. Aber das ist auch schon was gewesen zu einer Zeit als man selbstverständlich annahm, dass die Welt immer da war und unendlich groß sein muss.

  20. #20 Ludmila
    Januar 28, 2009

    @Schnablo:
    Insbesondere ist das Photon in diesem System zwar “überall gleichzeitig” (zumindest auf seiner Bahn), aber die Längenkontraktion sorgt dafür, dass dieses “überall” nur noch aus einem Punkt besteht.

    Schön, dass Du das auch so siehst (s.o.):

    Wenn genau Lichtgeschwindigkeit erreicht wird, vergeht demnach gar keine Zeit in diesem Bezugssystem und alle Strecken, die es vor sich hat, sind in einem einzigen Punkt vereinigt.


    Naja, und das mit der Lichtablenkung ist schon der selbe Effekt wie die Massenanziehung.

    Ja schon, nach ART aber das war nicht die Frage. Die ursprüngliche Frage, um die es hier ging, war diese: Ob die Lichtablenkung nicht durch die Newtonsche Gravitationsgesetze beschrieben werden kann. Aber weil da nur Objekte mit Masse durch Gravitation beeinflusst werden, braucht man für den Effekt zwingend die ART.

    Alles klar, jetzt 😉

  21. #21 Mr.Handyman
    September 11, 2009

    Ist zwar schon ne weile her eure Diskussion, aber ich möchte da noch einen Punkt anbringen der mir so aufgefallen sind.

    Lichtablenkung läßt sich nicht durch die newtonsche Gravitationsgesetze beschreiben. Den diese Gesetze versagen schon bei der Bahnbewegung des Merkur.
    Newton bedenkt bei seinen ausführung nämlich eben nicht die Längenkontraktion und auch nicht den Einfluß auf die Zeit.

    Da das Licht (besser gesagt die Lichtgeschwindigkeit) das einzig absolute in der Relativitätstheorie ist. Lassen sich aus unserem Bezugssystem keine Aussagen treffen, welche Eigenschaften das einzelne Photon hat. Denn wenn wir ein Photon bestimmen können, dann hat es eben nicht mehr die besagten Eigenschaften. Dies folgt zwangsläufig aus der Quantenmechanik und der Messanordnung.
    Es ist wie wenn man einen Kuchen sieht, man kann nur dessen Geschmack vermuten, aber um zu wissen wie er schmeckt wird er zwangsläufig vernichtet 😉
    Im Umkehrschluß läßt sich für das Licht nun auch keine Ruhemasse festlegen.
    Und ohne Ruhemasse kein Newton!

  22. #22 Bullet
    September 24, 2010

    Nach mehr als einem Jahr nun noch ein Kommentar von mir: wenn also das gesamte Universum aus Sicht des Photons in einem Punkt versammelt ist, dann gibt es nur ein Photon. DAS Photon. Es ist ein Energiefeld, das das gesamte Universum durchdringt. Es ist überall. Hier, dort, zwischen mir und dir und dem Stein da drüben. Und sogar zwischen dem Sumpf und deinem Schiff.

    Na, eine Idee?