EXTRASOLARE PLANETEN
Deutsche Forscher verstärken Exoplaneten-Forschung
Redaktion
astronews.com
21. Februar 2003

Deutsche Astronomen haben bei der Suche nach extrasolaren Planeten und deren Erforschung bislang keine besonders auffällige Rolle gespielt. Um dies zu ändern, trafen sich in dieser Woche in Weimar Wissenschaftler zu einem Workshop. Erste Erfolge gibt es bereits: So wurden Planeten um Riesensterne entdeckt und ein Verfahren für extrem genaue Messungen entwickelt, das einmal die Suche nach der zweiten Erde ermöglichen soll.

So könnte ein erdähnlicher Planet in einem anderen Sonnensystem aussehen. Bild: JPL/NASA

Johny Setiawan vom Freiburger Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik und ein internationales Team von Astronomen haben vor einiger Zeit einen Riesenplaneten um einen Riesenstern entdeckt. Der Stern, um den der Planet kreist, ist 26 Mal größer als unsere Sonne. Diese Entdeckung ist jetzt während der Tagung "Planetenbildung: Das Sonnensystem und extrasolare Planeten", die gemeinsam von der Thüringer Landessternwarte Tautenburg und dem Astrophysikalischen Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena organisiert wird, in Weimar der Fachwelt vorgestellt worden.

Setiawan und Artie Hatzes, Direktor der Thüringer Landessternwarte Tautenburg und Professor für Astronomie an der Universität Jena, haben mit einem Durchmusterungsprogramm, das regelmäßig 83 Riesensterne, so genannte K-Riesen beobachtet, einen Planeten um den 433 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern HD 122430 gefunden. Der Planet unterscheidet sich wesentlich von den Planeten unseres Sonnensystems. Zum einen ist er etwa fast vier Mal größer als Jupiter und zum anderen bewegt er sich auf einer sehr exzentrischen Umlaufbahn mit einer Periode von 345 Tagen um seinen Zentralstern. Die Erde und ihre Geschwister bewegen sich dagegen alle auf runden Orbits um die Sonne.

Derzeit sind über 100 extrasolare Planeten bekannt. Die Astronomen haben bisher vorwiegend sonnenähnliche Sterne beobachtet, um zu sehen, ob sie extrasolare Planeten haben. Setiawan und Hatzes konzentrieren sich auf Sterne, die von anderen Forschern bislang "vernachlässigt" werden, zum Beispiel Rote Riesen. Erfolgreich offenbar: Das ist innerhalb kurzer Zeit der zweite Planet, den das Team um Setiawan und Hatzes gefunden hat. Bereits im Dezember 2002 hatten sie um den Riesenstern HD 47536 einen Exo-Planeten entdeckt. Der Stern HD 122430 ist der größte Stern, der bisher bekannt ist, der von einen Riesenplaneten umkreist wird. Der Sternradius beträgt - wegen der exzentrischen Bahn - fast ein Drittel des minimalen Abstands des Planeten vom Stern. Das bedeutet, dass der Planet bei der Expansion der Sternhülle in einigen Millionen Jahren vom Stern "verschlungen" werden wird - und die vielleicht schneller als im Fall von HD 47536.

Doch auch bei der Suche nach der zweiten Erde macht die Forschung Fortschritte: Astronomen der Thüringer Landessternwarte Tautenburg haben in Zusammenarbeit mit Kollegen vom European Southern Observatory (ESO), der University of Texas und der Harvard University die Messgenauigkeit ihrer Instrumente soweit vorangetrieben, dass es im Prinzip möglich wird, erdähnliche Planeten in der Biozone um einen besonders häufigen Typ Sterne nachzuweisen. Die "Biozone" oder "habitable Zone" ist derjenige Bereich um einen Stern, in dem die Voraussetzungen für die Entstehung von Leben gegeben sind.

Die Arbeitsgruppe unter Leitung von Dr. Martin Kürster von der Thüringer Landessternwarte beobachtet so genannte M-Zwergsterne mit dem UVES-Spektrographen des Very Large Telescope der ESO in Paranal, Chile. Für die Suche nach Planeten dieser Sterne verwenden die Astronomen eine indirekte Nachweismethode, mit der alle bisher gesicherten Entdeckungen extrasolarer Planeten gelungen sind. Bei dieser Methode wird die so genannte "Radialgeschwindigkeit" der Sterne überwacht, um die Bewegung des Sterns unter dem Schwerkrafteinfluss der unsichtbaren umlaufenden Planeten zu verfolgen.

Nach zweieinhalb Jahren systematischer Beobachtung mehrerer dieser Sterne gelang es den Wissenschaftlern jetzt zu zeigen, dass die Präzision, mit der sie Schwankungen der kosmischen Geschwindigkeit von Sternen messen, es prinzipiell ermöglicht, Planeten von wenigen Erdmassen in den habitablen Zonen um M-Zwergsterne zu finden. Dort besitzen erdähnliche Planeten auf ihrer Oberfläche geeignete Temperaturen für die Entstehung von Leben.

Die erreichte Messgenauigkeit - weltweit ein Rekord - wird sich mit der Zeit noch steigern, je länger die Sterne überwacht werden. So können immer kleinere Bewegungen der Sterne nachgewiesen werden, die auf noch masseärmere Planeten schließen lassen. Dadurch sollte es in einigen Jahren möglich sein, echte Pendants der Erde zu finden. Da die lichtschwachen und massearmen M-Zwergsterne die bei weitem häufigsten Sterne im Universum sind, ist die Suche nach Planeten bei diesen Sternen besonders interessant für die Frage nach der Häufigkeit erdähnlicher Planeten in der Milchstraße.

Auch die öffentliche Sichtbarkeit der deutschen Exoplaneten-Forschung soll zukünftig verbessert werden. Dazu bilden die Thüringer Landessternwarte Tautenburg und das Astrophysikalische Institut mit Universitäts-Sternwarte der Friedrich-Schiller-Universität Jena künftig ein Kompetenzzentrum für die Erforschung von Exo-Planeten. Beide Institute wollen ihre Forschung auf diesem Gebiet eng miteinander vernetzen, um Synergieeffekte zu nutzen. So ist geplant, nach Exo-Planeten mit allen heute verfügbaren Techniken zu suchen. Dazu zählen Spektroskopie (Messung der Radialgeschwindigkeit), Transit-Beobachtungen (Planeten, die sich direkt vor ihren Stern schieben und ihn dabei leicht verdunkeln), direkte Abbildung (quasi Fotos der Planeten), Astrometrie (wichtig zur Massenbestimmung) und Interferometrie (Entdeckung besonders massearmer Planeten).

Ein zentraler Aspekt des Kompetenzzentrums ist der Webauftritt, der dem Zentrum auch den Namen gibt: exoplanet.de. Das Internet-Portal soll deutschen Forschern, interessierten Laien und den Medien im Hinblick auf Exo-Planeten-Forschung ein aktuelles Diskussions- und Informationsforum bieten.