Die Suche nach extrasolaren Planeten

Die Transitmethode

Bei der so genannten Transitmethode sucht man nach Planeten, die sich - von der Erde aus gesehen - zwischenzeitlich vor ihr Zentralgestirn schieben. Dabei verdeckt der Planet den Stern und die Helligkeit des Sterns fällt während dieser Zeit ab.

So verursacht ein jupitergroßer Planet, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist, einen Helligkeitsabfall von ca. 1%. Allerdings reicht ein Transit allein nicht aus, um mit Sicherheit einen Planeten zu entdecken. Schließlich können noch andere Phänomene bei einem Stern einen Helligkeitsabfall verursachen: z.B. Sternenflecke oder Sternpulsationen. Erst nach drei periodisch auftretende Heilligkeitsminima, kann mit großer Sicherheit von der Entdeckung eines Planeten gesprochen werden.

Tatsächlich wurden bereits einige Planeten mit dieser Methode entdeckt. Auch COROT wird sich dieser Methode bedienen, um extrasolare Planeten zu entdecken.

Doch während erdgebundene Beobachtungen in ihrer Genauigkeit durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre begrenzt sind, die das Sternenlicht zum Flackern bringen, beobachtet COROT im Weltraum und kann damit eine viel höhere Genauigkeit erreichen. Tatsächlich sollte COROT als eines der ersten Instrumente überhaupt in der Lage sein, Planeten von der Größe der Erde zu entdecken. Dabei gilt zu bedenken, dass der Transit eines erdähnlichen Planeten einen Helligkeitsabfall von einem Promille verursachen würde. Das stellt ungeheure Anforderungen an das Instrument.

Wird COROT also die "zweite Erde" oder außerirdisches Leben entdecken?

COROT wird zwar wahrscheinlich Planeten von der Größe der Erde finden, aber es wird ein Sternenfeld nur jeweils 150 Tage lang beobachten. Aber es sind mindestens drei Transits notwendig, bevor sicher ist, dass der Helligkeitsabfall tatsächlich von einem Planeten verursacht wird. Das bedeutet, dass nur Planeten, die ihren Stern in weniger als 50 Tagen umkreisen, überhaupt beobachtet werden können. Die Erde dagegeb braucht ein Jahr, um die Sonne zu umrunden. Ein außerirdischer Astronom müsste also mindestens drei Jahre beobachten, um die Erde mit der Transitmethode nachweisen zu können. Damit ist COROT von vorn herein auf extrasolare Planeten beschränkt, die sich relativ nahe an ihrem Stern befinden und damit wahrscheinlich unbewohnbar sind.

Tatsächlich lässt sich mit dem 3. Keplersche Gesetz berechnen, wie weit von ihrem Stern entfernt die Planeten sein dürfen, damit COROT sie entdeckt.

Da COROT sonnenähnliche Sterne beobachten wird, kann in die Formel unten die Masse M der Sonne (1,9891*10³⁰ kg ) und in T die maximale beobachtbare Umlaufperiode von 50 Tagen, sowie der Wert der Gravitationskonstanten G und und der Konstanten Pi eingesetzt werden.

Es ergibt sich eine Entfernung von 3,973*10⁷ km. Das erscheint viel. Doch im Vergleich mit der Entfernung zwischen Erde und Sonne, die etwa 150 000 000 km beträgt, ist das recht wenig. Es ist gerade mal das 0.26 fache des Abstandes Sonne-Erde (diese Entfernung wird auch Astronomische Einheit AE oder auf englisch AU genannt und ist normalerweise das Maß, mit dem Entfernungen von Planeten gemessen werden).

COROT wird also Planeten aufspüren, die sich noch näher an ihrem Stern befinden als der sonnennächste Planet Merkur, der in einer Entfernung von 0.387 AE um die Sonne mit einer Umlaufperiode von 58 Tagen zieht. Doch extrem nahe Planeten sind anscheinend nichts Ungewöhnliches. Tatsächlich wurden bis heute mehr als 35 Planeten entdeckt, deren Abstand zu ihrem Zentralstern weniger als 0,26 AE beträgt.

Beispiel eines Planetensystems mit extrem nahen Gasriesen. Zwei der drei Gasriesen, die den Stern 55 Cancri umkreisen, würden in unserem System noch innerhalb der Merkurumlaufbahn kreisen (NASA). Der sonnennächste Gasplanet Jupiter kreist in einem Abstand von 5,2 AE in vergleichsweise weiter Ferne um die Sonne (NASA).

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