Die Atmosphären extrasolarer Planeten

Vor wenigen Tagen gab die Europäische Südsternwarte ESO auf einen Schlag die Entdeckung von 32 extrasolaren Planeten bekannt, allesamt gefunden mithilfe des HARPS-Spektrographen am 3.6m-Teleskop auf La Silla. Damit hat die Zahl der bekannten Exoplaneten die 400er-Marke überschritten. Noch immer ist die Radialgeschwindigkeitsmethode, bei der die Planeten indirekt durch Dopplerverschiebungen von Linien in den Spektren ihrer Muttersterne nachgewiesen werden, bei der Planetensuche am erfolgreichsten, ganze 379 Planeten in 320 Systemen hat man inzwischen damit beobachtet. Auf Rang zwei mit 62 Planeten folgt die Transitmethode, bei der das Licht des Sterns leicht abgedunkelt wird, wenn der Planet vorbeizieht - Tendenz steigend, dank der Satellitenmissionen Kepler und CoRoT. Es folgt die direkte Abbildung mit derzeit 11 Planeten in 9 Systemen, auch eine Methode die stark im Kommen ist.

Planeten, die mit der Transitmethode entdeckt werden, lassen sich im Normalfall auch mit der Radialgeschwindigkeitsmethode detektieren, umgekehrt ist das nicht der Fall, denn damit sich Planet und Stern gegenseitig bedecken müssen die beiden ja auf derselben Sehlinie zu uns stehen. Aus den Transits oder aus Beobachtungen bei denen der Planet direkt beobachtet wird, lernt man aber viel mehr über die fernen Planeten als bei den einfachen Radialgeschwindigkeitsmessungen, wo man zusätzlich zur Umlaufdauer nur eine Obergrenze für die Masse herausbekommt. Bei einer Bedeckung dagegen ist die Masse festgelegt, und die Form der Lichtkurven verrät Größe und Bahnform des Planeten. Untersucht man bei einem direkt beobachteten Planeten die gemessene Helligkeit, erfährt man seine Oberflächentemperatur. Aus dem Spektrum eines Planeten lernt man zusätzlich etwas über die chemische Zusammensetzung seiner Atmosphäre.

Artist's Impression eines Hot Jupiters. Image Credit NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

Mit einem einfachen Trick kann das auch bei den Transitplaneten machen, die man nicht direkt sieht: Man vergleicht zwei Spektren des Sterns, einmal während der Planet von uns aus gesehen dahinter steht und kein Licht von ihm zu kommen kann und einmal wenn Stern und Planet nebeneinander stehen. Aus der Differenz ergibt sich das Spektrum des Planeten. Diese Methode hat man jetzt zum zweiten Mal erfolgreich angewandt. Bei beiden untersuchten Planeten - sie hören auf die Namen HD 189733b und HD 209458b - fand sich Wasserdampf, Kohlendioxid und Methan. gerade organische Moleküle wie Methan sind für die Astrobiologen interessant, die erforschen wie es mit der Entstehung von Leben auf solchen Planeten bestellt ist. Ganz anders als das Leben wie wir es kennen, dürfte es aber wohl schon geraten, immerhin sind beide Planeten sogenannte Hot Jupiters, große Gasplaneten, die sehr nahe an ihrem Mutterstern stehen und dabei stark aufgeheizt werden.