KEPLER
System mit Mini-Planet entdeckt
von Stefan Deiters
astronews.com
21. Februar 2013

Das Team der NASA-Mission Kepler hat um einen Stern in rund 210 Lichtjahren Entfernung drei Planeten aufgespürt, von denen einer nur wenig größer ist als unser Mond. Die kleine Welt dürfte allerdings alles andere als lebensfreundlich sein: Auf ihrer Oberfläche werden Temperaturen von über 400 Grad Celsius herrschen und auch eine Atmosphäre dürfte sie nicht haben.

Größenvergleich: Kepler-37b (links) neben der Erde. Bild: NASA / Ames / JPL-Caltech

Die gestern vorgestellten Planetenfunde kreisen um den Stern Kepler-37, der rund 210 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Leier zu finden ist. Die kleinste der entdeckten Welten, Kepler-37b, ist dabei kaum größer als unser Mond und damit auch kleiner als der kleinste Planet unseres Sonnensystems, der Merkur.

Bei Kepler-37b dürfte es sich nach Ansicht der Wissenschaftler zwar um einen Gesteinsplaneten handeln, doch wird die kleine Welt mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht über eine Atmosphäre verfügen. Lebensfreundlich, zumindest für Leben, wie wir es kennen, wäre der Planet damit nicht. Sein Nachbar in dem System, Kepler-37c hat etwa drei Viertel der Erdgröße und ist damit etwas kleiner als die Venus. Der dritte Planet, Kepler-37d, ist doppelt so groß wie die Erde.

Das Weltraumteleskop Kepler war gebaut worden, um auch erdgroße Planeten in der habitablen Zone um ihre Sonne - also jenen Bereich um einen Stern, in dem Wasser theoretisch in flüssiger Form existieren kann - aufzuspüren. Die Entdeckung eines planetaren Winzlings wie Kepler-37b stellte aber auch für das Kepler-Team eine besondere Herausforderung dar.

"Sogar Kepler kann eine so kleine Welt nur um die hellsten Sterne entdecken, die es beobachtet", erläutert Jack Lissauer vom Ames Research Center der NASA. "Die Tatsache, dass wir den winzigen Kepler-37b entdeckt haben, lässt darauf schließen, dass so kleine Planeten recht häufig sind und wir mit mehr planetaren Wundern rechnen können, wenn wir weitere Daten aufnehmen und analysieren."

Kepler-37, der Stern, um den die drei Neuentdeckungen kreisen, ist vom selben stellaren Typ wie unsere Sonne, allerdings ein wenig kleiner und kühler. Alle drei Planeten umrunden den Stern in einem Abstand, der geringer ist, als der des Merkur von unserer Sonne. Die Temperaturen dürften also auf allen drei Planeten relativ hoch sein. Kepler-37b benötigt für eine Umkreisung seines Sterns 13 Tage, auf seiner Oberfläche sollte es somit mehr als 400 Grad Celsius heiß sein. Die anderen beiden Planeten benötigen 21 und 40 Tage für einen Umlauf.

"Wir haben einen Planeten, der kleiner ist als jeder Planet in unserem Sonnensystem und der um einige der wenigen Sterne kreist, die sowohl hell als auch sehr ruhig sind, so dass wir sein Signal auch erkennen konnten", erklärt Thomas Barclay vom Kepler-Team, der am Bay Area Environmental Research Institute arbeitet und auch Erstautor eines Fachartikels über die Entdeckung im Wissenschaftsmagazin Nature ist. "Dieser Fund zeigt, dass Planeten, die sehr eng um ihren Zentralstern kreisen, sowohl sehr viel kleiner als auch sehr viel größer sein können, als Planeten in unserem Sonnensystem."

Die meisten Planeten, die anfangs um andere Sonnen entdeckt wurden, waren jupiterähnliche Gasriesen, die ihre Sterne in äußert geringem Abstand umrundeten. Sie wurden deswegen "heiße Jupiter" getauft. Dass man diese Gasriesen zuerst entdeckt hat, lag auch am genutzten Suchverfahren, mit dem sich besonders leicht massereiche Planeten auf engen Umlaufbahnen finden lassen.

Das 2009 gestartete Weltraumteleskop Kepler sucht mithilfe der Transitmethode nach Planeten und visiert dazu ständig über 150.000 Sterne an, deren Helligkeit die Detektoren des Teleskops alle 30 Minuten messen. Wandert - aus Keplers Perspektive - ein Planet direkt vor seiner Sonne entlang, verdunkelt er seinen Zentralstern ein wenig - ein Helligkeitsabfall, den Kepler registrieren kann. Die Stärke des Helligkeitsabfalls erlaubt zudem Rückschlüsse auf die Größe des Planeten, dies allerdings nur relativ zur Größe des Sterns, den er umkreist.

Um die Größe von Kepler-37 nun möglichst präzise zu bestimmen, haben die Astronomen das Innere des Sterns mithilfe der Asteroseismologie genauer untersucht. Dabei bedient man sich der Schallwellen, die durch das Brodeln im Inneren eines Sterns entstehen. Diese liefern dann Informationen über den inneren Aufbau des Sterns - genauso wie seismische Wellen nach Erdbeben etwas über den inneren Aufbau der Erde verraten.

Wenn die Schallwellen aus dem Inneren des Sterns an die Oberfläche gelangen, sorgen sie für ein schnelles, charakteristisches Flackern des Sterns. Ähnlich wie Kirchenglocken haben kleinere Sterne dabei eine höhere Frequenz und größere Sterne eine tiefere. Die winzigen Variationen, die etwas über das Innere verraten, sind bei kleinen Sternen daher äußerst schwierig zu messen. Deshalb gelingen solche Untersuchungen in der Regel nur bei Sternen, die größer sind als unsere Sonne.

Dank der Empfindlichkeit von Kepler konnte man aber im Falle von Kepler-37 auch einen neuen asteroseismologischen Rekord aufstellen: Der Stern ist mit gerade einmal drei Vierteln des Radius unserer Sonne das kleinste Objekt, bei dem bislang solche Untersuchungen gelungen sind. Den Fehler bei der Bestimmung des Radius von Kepler-37 geben die Astronomen mit lediglich drei Prozent an.