Wie kann man Exoplaneten aufspüren?


Schon im Altertum beobachteten die Menschen die am Himmel sichtbaren Planeten, die unsere Sonne umkreisen. Inzwischen wissen wir, dass es außer der Sonne noch unzählige andere Sterne in der Milchstraße – und sicher auch in anderen Galaxien – gibt. Der Gedanke liegt nahe, dass auch viele dieser Sterne von Planeten umkreist werden. Der Nachweis dieser sogenannten Exoplaneten in unserer Galaxis gelang erst in den 1990er Jahren. Exoplaneten sind jedoch sehr klein – viel kleiner als Sterne. Und sie leuchten nicht selbst, sind also für uns in der Regel unsichtbar. Wie kann man sie da überhaupt nachweisen?

Exoplanet CoRoT-7b ist fünfmal so schwer wie die Erde. Bild: ESO, L. Calcada

Seit 1995 wurden mehrere hundert Exoplaneten gefunden – und immer weitere werden entdeckt. Bei der Suche haben sich zwei Messverfahren bewährt: die „Radialgeschwindigkeitsmethode“ und die „Durchgangs- oder Transitmethode“. Oder einfacher gesagt: die „Wackelmethode“ und die „Flackermethode“.

Methoden zum Nachweis von extrasolaren Planeten

Die Radialgeschwindigkeitsmethode geht so: Ein Stern zieht mit seiner Gravitation seinen Planeten an, der ihn deshalb umrundet. Umgekehrt zieht dabei der kleine Planet ein ganz klein wenig auch an dem großen Stern. Der Stern „wackelt“ oder „taumelt“ dadurch ganz leicht – manchmal nur wenige Zentimeter! So verrät die Bewegung des Sterns den unsichtbaren Begleiter. Wer es ganz genau wissen will: Der Stern kommt immer wieder minimal auf uns zu und dann wieder von uns weg. Eine solche Radialbewegung führt im elektromagnetischen Spektrum des Sterns zu einer kleinen, periodischen Verschiebung der Spektrallinien, was mit dem Doppler-Effekt gemessen werden kann: Das Licht des Sterns wird einmal zum blauen Wellenlängenbereich hin verschoben, dann wieder zum roten. Aus der Stärke des „Wackelns“ kann man sogar Rückschlüsse auf die Masse des Planeten ziehen.

Woher wissen wir, dass es auch außerhalb unseres Sonnensystems Planeten gibt?
Woher wissen wir, dass es auch außerhalb unseres Sonnensystems Planeten gibt?

Die Durchgangs- oder Transitmethode – wir nennen sie gerne auch „Flackermethode“ – funktioniert so: Wenn die Umlaufbahn des Planeten so liegt, dass er aus Sicht der Erde genau vor dem Stern vorbeizieht, verdunkelt sich das Sternenlicht – allerdings wieder nur minimal. Als ob eine Motte um eine Straßenlaterne flattern würde. Aber dieser Helligkeitsabfall des Sternlichts ist mit heutigen Instrumenten messbar. Aus diesen Messungen lassen sich zusammen mit anderen Daten Größe und Masse des Planeten berechnen. Dann weiß man, ob es sich um einen Gesteins- oder Gasplaneten handelt.


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