Extrasolare Planeten

2018-09-24 17:25:23

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Es gibt Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, daran besteht nach der Entdeckung der Gasriesen in Umlaufbahnen fremder Sterne kein Zweifel mehr. Tatsächlich kennt man bereits mehr Planeten außerhalb des Sonnensystems als innerhalb.

Die Bildung von Planeten scheint also keine Ausnahme zu sein, sondern eher zur Regel zu gehören. Man könnte sogar soweit gehen, dass Planeten eine ganz natürliche Erscheinung sind, die mit der Sternbildung einhergehen.

Allerdings ist auf den Gasriesen, die mit unseren heutigen Instrumenten zu entdecken sind, kein Leben möglich wie wir es kennen und es ist schwer sich vorzustellen, wie sich unter solchen unwirklichen Bedingungen Leben entwickeln kann. Es kann allerdings nicht ohne weiteres ausgeschlossen werden.

Die Frage, die sich stellt ist aber, ob auch Planetensysteme so wie unseres möglich sind. Oder besteht die Ausnahme, der wir unsere Existenz verdanken, gerade darin, dass es neben den Gasriesen auch kleinere Steinplaneten gibt. Übrigens konnte man in Computersimulationen feststellen, dass Gasriesen für die Entwicklung von Leben notwendig sind, weil sie Asteroiden aufsammeln, die sonst das entstehende Leben durch ihre Einschläge immer wieder vernichten würden.

Es ist durchaus möglich, dass viele der entdeckten Gasriesen verhinderte Sterne sind, so dass es sich auch um Doppelsternsysteme handeln kann, bei denen ein Partner nicht dazu kam die Kernfusion zu starten und so zu einem richtigen Stern zu werden. Auch Jupiter wird von einigen Astronomen als verhinderter Stern angesehen, obwohl er bei weiten noch nicht die nötige Masse besitzt.

Das kann zum heutigen Stand der Forschung noch nicht mit Sicherheit gesagt werden. Erst mit Methoden, deren Auflösung noch über die heutigen Beobachtungsmöglichkeiten herausgehen wird es möglich sein, solche Planeten zu mit Observatorien zu entdecken.

Tatsächlich sind die extrasolaren Planeten bisher nicht direkt beobachtet worden, da sie für die Auflösung der heute verwendeten Observatorien zu dicht am Muttergestirn stehen, als das man sie entdecken könnte. Der Trick, den man anwendet besteht darin, die Bewegung des Sterns um den Schwerpunkt des Systems aus Sonne und Planet zu bestimmen. Bei dieser Bewegung kann man Schwankungen in der Wellenlänge des ankommenden Lichts feststellen, die sich ins Rote (längere Wellenlänge) verschiebt, wenn sich der Stern von uns weg bewegt, bzw. ins Blaue (kürzere Wellenlänge), wenn er sich uns nähert. Dabei kommt uns der Stern näher, wenn sich sein Planet entfernt und umgekehrt.

Kleinere Planeten verändern die Bahn des Sterns, die sie umkreisen, nicht so stark, als dass sie heute nachgewiesen werden könnten. Aber die Astronomen arbeiten fieberhaft daran, die Empfindlichkeit ihrer Instrumente zu erhöhen, so dass auch Sonnenähnliche Planetensysteme in Zukunft identifiziert werden können. Ganz zu schweigen von den Schwierigkeiten die entstehen, wenn man es mit mehren Planeten zu tun hat.

Daneben werden aber auch Techniken entwickelt, die auch die optische Beobachtbarkeit eines Tages ermöglichen sollen. Dabei muss die Auflösung der Teleskope immer weiter erhöht werden, was durch immer größere Spiegeldurchmesser erreicht wird. Glücklicherweise muss der Spiegel aber nicht Massiv sein, sondern es genügt, wenn man mehre Teleskope zusammenschaltet, so dass sich in der Verbindung ein "virtuelles" Teleskop ergibt, dessen Spiegeldurchmesser der Entfernung der beiden Teleskope entspricht. Dieser Trick wird bei Radioteleskopen angewandt, wie zum Beispiel beim VLBA (Very Long Baseline Array) in den USA, wo verschiedene Radioteleskope zusammengeschaltet wurden, die im ganzen Land verteilt sind. Dieser Trick wird hauptsächlich bei Gruppen von Radioteleskopen verwendet, ist aber auch bei optischen Instrumenten anwendbar. Das VLBA erreicht damit bereits heute Auflösungen, die das Hubble-Teleskop weit übertreffen. Die Zukunft wird hier noch phantastische Fortschritte bringen, sobald erst mehre Weltraumteleskope zusammengeschaltet werden können. Wobei der Vorteil darin besteht, dass virtuelle Spiegeldurchmesser möglich werden, die größer als der Erdradius sind. Mit diesen Anordnungen dürfen wir schließlich erwarten die ersten erdähnlichen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu beobachten.

In der Natur hat man es außerdem nur selten mit einem reinen Zweikörperproblem zu tun, wie man die oben beschriebenen Systeme gern mathematisch nennt. Statt dessen kann es sich auch um Planetensysteme handeln, die mehrere Mitglieder haben, in diesem Fall wird die Bestimmung der Anzahl der Planeten aus der Frequenzanalyse viel komplizierter, weil sich ein derartiges Mehrkörpersystem nicht mehr ohne weiteres mathematisch analysieren lässt.

Was uns dann gezeigt werden wird, ist aber nicht vergleichbar, mit den Bildern, die uns unsere Weltraumsonden von den Planeten dieses Sonnensystems gezeigt haben. Das erste was wir sehen werden ist wahrscheinlich ein kaum zu erkennender verschmierter Lichtpunkt. Das klingt nicht besonders aufregend, aber selbst dieser winzige Fleck wird uns eine Menge an Informationen über den Planeten liefern.

Das Licht des Sterns, das vom Planeten reflektiert wird, wird teilweise von den in der Atmosphäre des Planeten vorkommenden Molekülen absorbiert und so auf charakteristische Weise verändert. Es entstehen die sogenannten Absorptionslinen, die für jedes Element charakteristisch sind. So ist es möglich selbst aus diesem winzigen Lichtpunkt Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Planeten zu ziehen. Man wird sagen können, ob es Wasser in der Luft gibt, ob Sauerstoff oder Methan vorkommt und vieles mehr. Anhand dieser Information kann man dann Vermutungen darüber anstellen ob die Atmosphäre für Leben geeignet ist oder ob sie von Lebensfeindlichen Gasen beherrscht wird, die ein Leben, wie wir es kennen unwahrscheinlich machen.

Ob tatsächlich Leben auf einem solchen Planeten existiert wird sehr schwer nachzuweisen sein. Unsere Zivilisation zeichnet sich dadurch aus, dass wir in den letzten hundert Jahren eine Menge an Schadstoffen wie z.B. FCKWs in die Luft geblasen haben. Solche künstlichen Gase in der Atmosphäre könnten auf eine Zivilisation hinweisen, die ähnliche Fehler macht. Besonders wahrscheinlich ist das aber nicht, statt dessen werden sich die Experten erst mal lange darüber streiten müssen, was die Entdeckung schließlich bedeuten könnte, bevor man sich auf eine natürliche Quelle einigt. Ich denke aber es wird faszinierend genug sein überhaupt einen erdähnlichen Planeten zu finden, auch wenn uns nicht gleich ein paar grüne Männchen in die Teleskoplinse winken.


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