- Astronomie im Berchtesgadener Land -

Monatsthema Juli 2012: "Warum sucht man nach Exoplaneten?"

Exoplaneten sind Planeten, die sich um andere Sterne als die Sonne bewegen. In den letzten Jahren hat sich die Suche nach solchen Planeten zu einem eigenen Zweig in der Astronomie entwickelt, für den sogar schon eigene Teleskope und Satelliten verwendet werden.

Aus der Erforschung unseres eigenen Planetensystems, die noch immer nicht abgeschlossen ist, kann man sich vorstellen, mit welchen Schwierigkeiten diese Suche verbunden ist.

Doch warum suchen wir überhaupt so intensiv nach solchen Planeten, wenn es nicht nur einfach darum geht, immer mehr zu wissen?

Bis etwa zum 17. Jahrhundert war alles noch einfach: Die Erde bildete den Mittelpunkt des Universums und die Sterne waren kleine Lichter, diese wiederum angeheftet an einer imaginären Himmelssphäre, die sich um die Erde drehte. Die Planeten mit ihren besonderen Bewegungen bereiteten da zwar einige Probleme, aber über ihre Größe machte man sich noch keine Gedanken. Erst mit der Entwicklung der Fernrohre begannen die Probleme.

Man fand heraus, dass sich nicht alles um die Erde drehte, dass diese nicht der Mittelpunkt des Universums, ja nicht einmal des Sonnensystems ist. Man erkannte, dass unsere Sonne nur einen bescheidenen Stern unter vielen Milliarden Sternen darstellt. Damit ergaben sich ganz neue Fragestellungen.

Ist die Erde so etwas Besonderes, Einzigartiges oder gibt es noch andere Planeten, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen? Gibt es vielleicht sogar Planeten auf denen sich Leben, eventuell sogar intelligentes Leben entwickelt hat?

Dahinter stehen Befürchtungen: Könnten diese Lebewesen uns (die Erde) bedrohen?

Und Hoffnungen: Könnten wir mit diesen Kulturen in Verbindung treten und von ihnen profitieren?

Diese Problematik gibt überreichlich Stoff für die Science-Fiction-Literatur (wenn wir mal von Wild-West im Weltraum absehen wollen).

In diesem Zusammenhang muss man daran erinnern, dass die uns bekannten physikalischen Gesetze nicht nur auf der Erde, sondern überall gelten. Das betrifft insbesondere die Relativitätstheorie, mit der Lichtgeschwindigkeit als höchster erreichbarer Geschwindigkeit (was in der Science-Fiction-Literatur weitgehend missachtet wird).

Dann kam im Zusammenhang mit dem Bevölkerungswachstum auch die Frage auf, ob eine Besiedlung anderer Planeten möglich wäre. Dies ist aber wegen des Energieaufwands unrealistisch, selbst wenn wir andere Planeten in unserem Sonnensystem besiedeln könnten.

Aber in den letzten Jahrzehnten ist eine ganz neue Problematik aktuell geworden: Wir wissen, dass unsere Sonne eine begrenzte Lebensdauer hat. In einer bis drei Milliarden Jahren wird es langsam ungemütlich. Die Leuchtkraft der Sonne nimmt nämlich nach und nach zu, so dass es auf der Erde immer wärmer werden wird, die Polkappen abschmelzen und schließlich die Ozeane verdampfen werden. Nach etwa 5 Milliarden Jahren bläht sich die Sonne auf und ihr Durchmesser erreicht die Erde. Selbst wenn dabei die Oberflächentemperatur niedriger ist, bedeutet diese Entwicklung endgültig das Ende des Lebens auf der Erde. Das ist natürlich noch richtig lange hin und wir selber brauchen uns darüber keine Sorgen machen. Wenn man aber will, dass die Menschheit als solche überlebt, dann muss man sich etwas überlegen. Und dazu braucht man einen erdähnlichen Planeten in ruhiger Lage und möglichst nicht zu weit entfernt.

Auch für den Fall, dass die Erde von einem Asteroiden getroffen würde, der mehr als 2 Kilometer groß ist, käme es nur noch darauf an, durch einen Exodus das Überleben der Menschheit zu ermöglichen. Glücklicherweise treffen solche Ereignisse im Schnitt nur nach Millionen von Jahren ein, doch sie sind guter Grund, möglichst viel über unser Sonnensystem und seine nähere und weitere Umgebung zu erfahren.

Und um etwas gleich klarzustellen: Dies ist keine Lösung für die Bevölkerung der Erde, sondern für das Überleben des Menschen als solchen. Dafür kommt ein "Generationenraumschiff" in Frage mit einer Mindestbesatzung, die den Fortbestand der Menschheit gewährleisten kann und die über Hunderte bis Tausende Jahre unterwegs sein wird zu einem für Menschen bewohnbaren Planeten. Solche erdähnlichen Planeten werden gesucht.

Direkte Aufnahme des ca. 170 LJ entfernten Braunen Zwergs 2M1207 in der Wasserschlange mit seinem Begleiter, der etwas größer ist als Jupiter und den Stern in rund 55 AE umkreist.
(Aufnahme: ESO, VLT/NACO)
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Warum gestaltet sich die Suche nun so schwierig und wie geht man hierbei vor? Planeten haben kein eigenes Licht und werden nur von dem jeweiligen Stern beleuchtet. Ihr Licht ist deshalb viel schwächer als das des Sterns und wird dazu noch von diesem überstrahlt. Für die Suche bedient man dich daher hauptsächlich indirekter Methoden.

Liegen die Bahnebenen solcher Planeten in Richtung auf die Erde, so dass der Planet manchmal vor dem Stern vorbeizieht oder von ihm bedeckt wird, so verändert sich die Helligkeit des Sterns periodisch in bestimmter Weise und deutet auf das Vorhandensein eines Planeten hin. Man bezeichnet solche Planeten als Transitplaneten.

Andererseits beeinflusst ein Planet durch seine Gravitation auch den Stern und dieser bewegt sich dadurch um winzige Bruchteile von Bogensekunden in einem bestimmten Rhythmus. Durch genaue Vermessung der Sternörter kann man inzwischen auch solche Planeten finden. Allerdings fallen dabei hauptsächlich besonders massereiche Planeten auf. Man bezeichnet das Verfahren als astrometrische Methode.

Falls die Erde nicht genau senkrecht auf die Bahn des Planeten schaut, bewegt sich der Stern im Laufe einer Periode auf die Erde zu und von dieser weg. Das kann man durch Untersuchung der Spektrallinien, die sich dann ins Blaue bzw. ins Rote verschieben, feststellen (Dopplereffekt). Man nennt das die Radialgeschwindigkeitsmethode.

Die Raumsonde Kepler, die am 6. März 2009 gestartet wurde, ist auf der Suche nach Transitplaneten. Dazu sucht sie mit einem 95-Zentimeter-Teleskop einen Bereich von 105 Quadratgrad zwischen den Sternbildern Schwan und Leier ab. In den ersten vier Monaten bis zum 17. September 2009 hat sie bereits Hinweise auf 1235 mögliche Exoplaneten gefunden. Diese Ergebnisse wurden erst jetzt veröffentlicht, da es zahlreicher Messungen bedarf und deren Auswertung aufwändig ist. Man schätzt, dass sich 80% der gefundenen Kandidaten als real herausstellen. Die Zahl der Kandidaten hat sich inzwischen vervielfacht und täglich kommen neue dazu. Ausführlichere Informationen über die Methoden und die Suche kann man in den Monatsthemen von Oktober 2009 und März 2012 nachlesen.

Gerardo Inhester

Zum Sternenhimmel Juli 2012

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