EXTRASOLARE PLANETEN
Nur ein Flackern verriet erdähnlichen Planeten
von Stefan Deiters
astronews.com
26. Januar 2006

Eine Gruppe von Astronomen hat gestern die Entdeckung des kleinsten bislang gefundenen extrasolaren Planeten bekannt gegeben. Die ferne Welt hat etwa die 5,5-fache Masse der Erde und umrundet einen roten Zwergstern in etwa der dreifachen Entfernung der Erde von der Sonne. Der Planet mit Namen OGLE-2005-BLG-390Lb ist eine eisige Welt: An seiner Oberfläche dürften Temperaturen von minus 220 Grad herrschen.

So stellt sich ein Künstler die eisige Welt in 22.000 Lichtjahren Entfernung vor. Bild: NASA, ESA, G. Bacon (STScI) Die Lichtkurve des Microlensing-Ereignisses. Bild: ESO [Großansicht]

Der neu entdeckte Planet mit dem recht technischen Namen OGLE-2005-BLG-390Lb ist der erdähnlichste unter allen 170 Planeten, die bislang von Astronomen entdeckt wurden. Die weitaus meisten extrasolaren Planeten wurden durch ein "Wackeln" des Muttersterns aufgespürt, das durch den Umlauf des Planeten verursacht wird: Je massereicher ein Planet und je geringer der Abstand zu seiner Sonne ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass er mit dieser Methode entdeckt wird.

Ein Planet wie die Erde würde viel zu wenig Störungen um ihren Zentralstern verursachen, als dass diese aus der Ferne mit unseren Instrumenten entdeckt werden könnten. Die meisten bekannten extrasolaren Planeten sind deswegen auch Riesenplaneten wie Jupiter, die allerdings ihre Sonnen in geringem Abstand umkreisen.

Der jetzt entdeckte Planet wurde daher auch mit einer anderen Methode aufgespürt. Er verriet seine Existenz durch seine Schwerkraftwirkung. Nach Einsteins Theorien werden auch Lichtstrahlen durch Masse abgelenkt. Es kann also auch das Licht eines Sterns von der Masse eines unsichtbaren Sterns im Vordergrund abgelenkt werden. Meistens ist diese Ablenkung unmessbar klein, doch wenn etwa ein Vordergrundstern in der Sichtlinie direkt vor einem Hintergrundstern vorbeiläuft, führt das dazu, dass wir auf der Erde infolge der Lichtablenkung mehr Lichtstrahlen des Hintergrundsterns erhalten: er erscheint kurzzeitig heller.

Es kann einige Wochen oder Monate dauern, bis der Hintergrundstern wieder seine ursprüngliche Helligkeit erreicht hat. Den Verlauf der Helligkeit des Hintergrundstern bezeichnen Astronomen als "Lichtkurve" und diese lässt sich dank Einsteins Theorien exakt vorhersagen. Wenn es sich bei dem Vordergrundobjekt, das auch als "Gravitationslinse" bezeichnet wird, nur um einen einzelnen Stern handelt, sollte diese Lichtkurve symmetrisch aussehen, die Helligkeit des Sterns also zunächst gleichmäßig zunehmen und dann wieder abnehmen. Handelt es sich allerdings nicht um einen Einzelstern, sondern wird dieser von einem Planeten begleitet, dann kann diese symmetrische Lichtkurve eine kurzzeitige Abweichung zeigen: Die Helligkeit des Hintergrundsterns kann erneut kurz zu- und wieder abnehmen.

Solche Microlensing genannten Ereignisse sind extrem selten. Um auch nur ein solches Ereignis zu finden, muss man also möglichst viele Sterne kontinuierlich beobachten und dabei natürlich aufpassen, dass man nicht auf veränderliche Sterne oder Doppelsterne hereinfällt. Es gibt daher mehrere Astronomenteams, die die Helligkeit einer Vielzahl von Sternen regelmäßig überwachen. Ursprünglich wollte man auch diese Weise allerdings keine Planeten finden, sondern dunkle, kompakte Sterne, so genannte MACHOS (für massive compact halo objects), in den äußeren Bereichen unserer Galaxie, die eventuell hätten helfen können, das Dunkelmaterie-Problem zu lösen.

Eine dieser Gruppen ist das OGLE-Team. OGLE steht für Optical Gravitational Lensing Experiment. Das Team misst die Helligkeit von zehn Millionen Sternen regelmäßig etwa zweimal pro Woche. Wenn einer davon eine für den Gravitationslinseneffekt charakteristische Helligkeitsänderung zeigt, wird ein "E-Mail-Alarm" an interessierte Wissenschafter verschickt. Allein im letzten Jahr gab es davon 600.

Diese Alarm-E-Mails gehen auch an die Mitglieder des PLANET-Teams. PLANET steht für Probing Lensing Anomalies Network. Dieses Team hat sich darauf spezialisiert, die Linsenereignisse sehr häufig zu messen, idealerweise einige Male pro Stunde, um den Verlauf der Lichtkurve und mögliche Abweichungen exakt bestimmen zu können. Dazu kann das Team vier Teleskope kombinieren, um rund um die Uhr beobachten zu können.

Am 10. August 2005 war es wieder soweit: das Microlensing-Ereignis OGLE-2005-BLG-390, das sich bis dahin wenig spektakulär von seiner Maximal-Helligkeit wieder auf seine Normalhelligkeit zurückbewegt hatte, zeigte eine kurzzeitige Abweichung. Dieses zweite Maximum hatte genau den Verlauf, den man von einem Planetenbegleiter erwartete, allerdings hatte es nur 15 Stunden gedauert. Was war also geschehen? Insgesamt fünf Teleskope hatten das Ereignis unabhängig voneinander beobachtet, so dass an den Daten nicht zu rütteln war. Als einzige Erklärung blieb nur eine Möglichkeit übrig: Der Stern, der für die eigentliche Helligkeitsänderung verantwortlich war, hatte einen Begleiter mit einer winzigen Masse, die etwa 0,00008-mal der Masse des Sterns entsprach - ein kleiner Planet also.

Da der Linsenstern selbst zu schwach ist, um direkt gesehen zu werden, kann dessen Masse nicht exakt bestimmt werden: Sie dürfte bei rund 20 Prozent der Masse unserer Sonne liegen, was diesen Stern zu einem roten Zwergstern macht. Damit ergibt sich für die Planetenmasse ein Wert, der etwa der 5,5-fachen Masse der Erde entspricht. Der Abstand des Planeten zum Mutterstern liegt bei etwa 2,6 mal dem Abstand zwischen Erde und Sonne, so dass er ungefähr zehn Erdjahre für einen Umlauf benötigt.

Auch wenn der neue Planet von allen bislang aufgespürten Planeten der erdähnlichste ist, dürfte es auf ihm alles andere als erdähnliche Verhältnisse geben: Bedingt durch den schwachen Mutterstern und den großen Abstand erhält der Planet nur etwa ein Tausendstel der Energie, die uns von der Sonne erreicht.
Deshalb schätzen die Astronomen, dass seine Oberflächentemperatur bei nur rund minus 220 Grad Celsius liegt. Ähnlich kalt ist es auch auf Pluto oder Neptun.

Die Beobachtung der fernen Welt dürfte im wahrsten Sinne des Wortes einmalig sein: Bedingt durch die Entdeckungsmethode lassen sich auf dem gleichen Weg keine weiteren Messungen mehr durchführen. Die ferne Welt ist zudem rund 22.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, so dass auch jede andere Erkundungsmöglichkeit ausgeschlossen sein dürfte.

Allerdings ist der Fund aus einem anderen Grund wichtig: Es dürfte sich bei OGLE-2005-BLG-390-Lb um den ersten entdeckten wirklich erdähnlichen Eis- oder Gesteinsplaneten handeln. Nach den Theorien über die Entstehung von Planetensystemen sollte es solche Planeten in deutlich höherer Zahl geben als etwa Gasriesen - nur gefunden wurde instrumentenbedingt keiner. Dank der Gravitationslinsen-Methode konnte jetzt zumindest das erste Exemplar aufgespürt werden.