Ein Mond in einem fernen Planetensystem

Mit dem Stern 51 Pegasi fing alles an. Im Jahre 1995 entdeckten die beiden Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz einen Planeten um diesen unscheinbaren Stern im Sternbild Pegasus. Seit dieser Zeit ist viel passiert. Die Zahl der Exoplaneten geht inzwischen in die Tausende (siehe auch exoplaneten.org).

Ein Großteil der Exoplaneten wurden von der speziell zu diesem Zweck gebauten Raumsonde Kepler in einer kleinen Himmelsregion zwischen den Sternbildern Leier und Schwan gefunden.
Dazu gehört auch der Planet Kepler-1625b, der eine gelbe Sonne umkreist, die circa 4.000 Lichtjahre von uns entfernt ist. Das Besondere an diesem Planeten ist, dass es Hinweise auf einen Mond gibt, der ihn umkreist. Das wäre der erste bekannte Exomond. Auch wenn man sich noch nicht wirklich über seine Existenz im klaren ist, hat er doch schon einen "Namen": Kepler-1625b-i.

Die Raumsonde Kepler fand Exoplaneten nach der Transitmethode. Bei dieser Methode überwacht man kontinuierlich die Helligkeit der Sterne. Die Helligkeit über die Zeit aufgetragen, wird Lichtkurve genannt. Sobald ein Planet aus unserer Perspektive vor dem Stern vorüberzieht, sinkt die Helligkeit geringfügig ab - in der Lichtkurve zeigt sich eine charakteristische Delle. Die Tiefe der Delle sagt uns auch gleich etwas über den Durchmesser des Planeten.

Im Falle von Kepler-1625b dauert dieses Vorüberziehen (Transit) etwa 19 Stunden. Mit dieser Methode verraten sich vor allem große Planeten, die sich in einer engen Umlaufbahn befinden. Kepler-1625b ist um vielfaches massereicher als unser Jupiter und umkreist seinen Stern in 287 Erdtagen. Kepler konnte während seiner Betriebsdauer nur drei Transits von diesem Gasriesen beobachten. Dabei viel den Astronomen eine zusätzliche Abnahme der Helligkeit auf, nachdem der Transit von Kepler-1625b eigentlich schon vorbei war. Ein Mond, der Kepler-1625b begleitet, wäre eine gute Erklärung. Dieser Mond muss allerdings gigantisch sein. So groß wie unser Planet Neptun.

Eine nachfolgende Beobachtung mit dem Weltraumteleskop Hubble stützen nun diese Hypothese. Mit Hubble konnten die Astronomen einen weiteren Transit von Kepler-1625b beobachten, inklusive des nachfolgenden Transits durch den Exomond.

Neben der eigentlichen Lichtkurve gibt es weitere gute Gründe an die Existenz des Exomonds zu glauben. So verfrühte sich der Transit von Kepler-1625b gegenüber den vorberechneten Wert um etwa eine Stunde. Dies ist aber zu warten, da das Doppelsystem aus Planet und Mond um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen und daher der Planet mal seiner ungestörten Bahn etwas voraus und mal etwas hinterher läuft.
Die kleine Delle in der Lichtkurve trat etwa 3,5 Stunden nach dem Transit des Planeten ein. Dieser zetliche Verzug ist kompatibel mit der Vorstellung, das die Delle von einem Mond verursacht wurde.

Ein Planet, groß wie Jupiter, umkreist einen Stern in einer Entfernung geringer als die Entfernung unserer Erde von der Sonne und wird dabei von einem neptungroßen Mond begleitet. Wie kann ein so fantastisches Planetensystem entstehen? Kann es Leben beherbergen?

Das Video zeigt die Entdeckung inklusive der Lichtkurven:


Quelle: spacetelescope.org

Das Weltraumwetter um 24 sonnenähnliche Sterne

 Wie gefährlich wird das Weltraumwetter dem Leben auf fremden Planeten um andere Sterne? Das ist eine ernst gemeinte Frage. Ein Stern, um den sich eine potenziell bewohnbare Welt dreht, fusioniert nicht nur friedlich Wasserstoff vor sich hin. In seinen äußeren Bereichen können Magnetfelder für heftige Energieausbrüche ("Flares") sorgen, die sich nachteilig auf das Leben auswirken können.

Diese energiereiche Aktivität der Sterne spiegeln sich in der Röntgenstrahlung wieder, die wir von dem Stern empfangen können. Beobachten wir den Stern im Röntgenlicht, lernen wir etwas über seine magnetische Aktivität.

Astronomen haben das Röntgenlicht von 24 sonnenähnlichen Sternen untersucht. Dafür verwendeten sie die Daten der Röntgensatelliten XMM-Newton und Chandra. Ein Beispiel ist das System GJ176 in 30 Lichtjahren Entfernung zu unserer Sonne. Das Bild oben zeigt eine künstlerische Darstellung des Sterns. In dem kleinen Ausschnitt links unten das Röntgenbild von GJ176 aus den Daten von Candra.

Die untersuchten Sterne waren alle mindestens eine Milliarde Jahre alt. Zum Vergleich, das Alter unserer Sonne beträgt 4,6 Milliarden Jahre. Es handelt sich also um sonnenähnliche Sterne in einem Alter, in dem sie vermutlich die wilden Jugendjahre aus der turbulenten Sternentstehung hinter sich gebracht haben. Und genau das ist auch das Ergebnis der Untersuchung: So heftig auch die magnetische Aktivität junger Sterne ist, so schnell kommen sie doch zur Ruhe. Ihre Helligkeit im Röntgenbereich nimmt schnell ab - eine gute Nachricht für potentiell bewohnbare Planeten um diese Sterne!



Quelle: Chandra

Astroviews17: Planet bei Proxima Centauri

Das Exoplaneten-Orrery zum selber bauen

Die Entdeckung von Planeten um andere Sterne und das Studium ihrer Eigenschaften ist ein ganz heißes Eisen in der Astronomie. Rein quantitativ hat sich besonders das Weltraumteleskop Kepler hervorgetan: 1705 Planeten um 685 Sterne!

Solche extrasolaren Planeten werden Exoplaneten genannt. Jeder Planet ist zwar eine Welt für sich, aber doch oft nur eine Folge von Buchstaben und Ziffern in einem astronomischen Katalog. Es sind Welten ohne richtigen Namen und wir haben nur vage Vorstellungen davon, wie es auf all diese Planeten aussieht. Pressemitteilungen zeigen oft hingephotoshopte Fantasievorstellungen, schaut man aber zum nächtlichen Himmel, sieht man im günstigen Fall nur den zentralen Stern. Ein Exoplanet verrät sich in Messkurven, das sind Spektren oder wie im Falle von Kepler die schwankende Helligkeit des Sterns, wenn der Planet vor ihm vorüberzieht (Transit). Wie wir ein sinnlicheres Bild von den tausenden neuen Welten bekommen können, bleibt ein wichtiges Problem für Wissenschaftskommunikatoren in den nächsten Jahrzehnten.

Vor der Erfindung des Computers waren es mechanische Kurbelplanetarien, auch Orrery genannt, mit denen die Wissensvermittler das astronomische Weltbild greifbar darstellten. Ein beliebter Bausatz ist auch heute käuflich zu erwerben Kopernikus Planetarium. Im Stile eines Orrery zeigt das Video oben eine natürlich räumlich nicht korrekte Anordnung der Exoplaneten. Auch die Größe der Planetenscheibchen sind nicht exakt maßstäblich. Maßstabsgetreu sind allerdings die Umlaufbahnen dargestellt. Die Bahnen der Planeten unseres Sonnensystems bis zum Saturn sind gestrichelt dargestellt. Man erkennt so, wie nahe in vielen extrasolaren Planetensystemen die Sterne von ihren Planeten umlaufen werden. Damit einher geht auch eine sehr kurze Umlaufdauer. Solche Planetensysteme werden bevorzugt entdeckt, denn je kürzer die Umlaufdauer, desto mehr Transitereignisse können beobachtet werden und desto stärker ist der gravitative Zug an das Zentralgestirn, der sich letztlich in dessen Spektrum verrät.

Neben der Umlaufbahn erkennen wir durch die Farcodierung auf einen Blick die mittlere Temperatur eines jeden Planeten. Diese hängt ab von der Entfernung und der Helligkeit des Zentralgestirns.
Ob solch eine Grafik uns dabei hilft, die Exoplaneten anschaulicher zu machen, sei dahingestellt. Gut ist jedoch, dass der Programmierer Ethan Kruse den Quellcode freigibt, so dass wir uns alle selber so ein Orrery basteln können.

Credit & Copyright: Ethan Kruse (University of Washington)

Auf der Suche nach der Erde 2.0

Ist Kepler-452b eine zweite Erde?

Planeten innerhalb von Planeten

Exotische Exoplaneten: Sind heiße Supererden die Überreste von warmen Neptuns?

Acht neue Planeten in der lebensfreundlichen Zone

Astronomen vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics haben die Existenz von gleich acht Planeten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen, bekannt gegeben. Solche Planeten, die nicht zu unsererm Sonnensystem gehören, werden Exoplaneten genannt. Astronomen kennen inzwischen über eintausend solcher Objekte. Besonders erwähnenswert sind dabei natürlich die erdähnlichen. Die acht neuen Exoplaneten erfüllen dieses Kriterium insofern sie ihren Stern in einer Entfernung umlaufen, in der Wasser in seiner flüssigen Form existieren kann. Da flüssiges Wasser eine Grundvoraussetzung des Lebens ist, gilt dieser Bereich als potenziell lebensfreundlich. Man spricht auch von der habitablen Zone.

Damit Wasser in flüssiger Form vorliegen kann, braucht es allerdings auch noch eine Atmosphäre, die den nötigen Druck erzeugt. Ohne Luftdruck würde das Wasser auf unserer Erde verdampfen. Außerdem ist es durchaus denkbar, dass auch weit von einem Stern entfernt flüssiges Wasser existieren kann, wenn es eine andere Wärmequelle gibt. So vermutet man unter dem Eis des Jupitermondes Europa einen flüssigen Ozean, erwärmt von den mächtigen Gezeitenkräften des Gasriesen.

Zurück zu den Exoplaneten: Zwei von den acht neu entdeckten Welten gelten als besonders erdähnlich. Es handelt sich um die Planeten mit dem technischen Namen Kepler-438b und Kepler-442b. Beide sind nach dem NASA-Satelliten Kepler bemannt. Dieser hat über Jahre hinweg immer denselben Ausschnitt am Nachthimmel beobachtet, um potenzielle Exoplaneten beim Vorübergang vor ihrem Stern zu erwischen. Nur durch solche kleinen Sternverfinsterungen verraten sich die Planeten. Wer bei der Datenanlyse mithelfen will, kann das übrigens hier tun: planethunters.org

Irgendwo im Keplerfeld zwischen den Sternbildern Cygnus und Lyra finden sich die acht neuen Planeten.

Die Sterne dieses Himmelsausschnitt sind also nach dem Satelliten benannt und werden einfach durchnummeriert. Wird zu einem Stern ein Planet entdeckt, hängt man ein kleines B am Sternnamen an, um den Planeten zu bezeichnen. Sollte um einen Stern darüber hinaus noch weitere Planeten entdeckt werden, wird einfach im Alphabet weitergegangen. So ist beispielsweise der Planet Kepler-30d der dritte entdeckte Planet um den Stern Kepler-30.

Die Analyse der Daten zu Kepler-438b und Kepler-442b ergaben, dass beide nicht nur in der lebensfreundlichen Zone kreisen, sondern höchstwahrscheinlich auch Gesteinsplaneten sind, also Planeten mit einer festen Oberfläche. Beide Planeten sind vermutlich auch nicht viel größer als unsere Erde. Die beiden Sterne, die sie umlaufen sind hingegen deutlich masseärmer als unsere Sonne. Da massearme Sterne weniger Energie abgeben, müssen sich die beiden Planeten deutlich näher an ihren Sternen befinden, um in der habitablen Zone zu sein. So kommt es, dass Kepler-438b gerade mal 35 Tage für einen Umlauf um seinen Zentralstern braucht. Ein Jahr dauert also 35 unserer Erdtage (wie lange ein Tag auf Kepler-438b dauert ist nicht bekannt). Auf Kepler-442b kann man alle 112 Tage Silvester feiern.

Der Stern Kepler-438 ist nur halb so groß und massereich wie unsere Sonne. Solche Leichtgewichte werden auch als rote Zwerge bezeichnet. Ihre effektive Temperatur liegt deutlich unter der unserer Sonne. Daher erscheinen diese Sterne am Himmel ihrer Planeten eher rötlich, statt gelblich. Der Stern Kepler-442 ist etwas größer aber mit 0,6 Sonnenradien immer noch deutlich kleiner als unser Mittagsgestirn. Übrigens ist das nicht ungewöhnlich, denn die meisten Sterne sind solche Leichtgewichte der K- und M-Klasse. Unsere Sonne hingegen ist schon ein recht ordentliches Exemplar.

Aus der Kombination der Entfernung vom Zentralstern und dessen Strahlungsleistung versuchen die Astronomen nun zu berechnen, ob der Exoplanet in der für das Leben günstigen Zone liegt oder nicht. Kepler-438b enthält demnach etwa 40% mehr Licht als unsere Erde (zum Vergleich, unsere Venus bekommt etwa das Doppelte der Strahlung der Erde ab). Die Wahrscheinlichkeit mit diesem Exoplanet einen Kandidaten für einen lebensfreundlichen Planeten gefunden zu haben, geben die Forscher mit 70% an. Bei Kepler-442b stehen die Chancen mit 97% sogar noch viel besser. Die Strahlungsleistung, die er von seinem Stern erhält, liegt in etwa bei zwei Drittel derjenigen unserer Erde. (Diese Leistung, Solarkonstante genannt, beträgt übrigens 1367 Watt pro Quadratmeter).

Die beiden Sternsysteme befinden sich im Keplerfeld, doch sagt dies nichts über die dritte Dimension, also die Entfernung aus. Kepler-438 ist 470 Lichtjahre entfernt, Kepler-442 sogar 1.100 Lichtjahre. Das ist natürlich viel zu weit, um diese Planeten direkt zu beobachten, aber es ist ja schon einmal gut zu wissen, in welche Richtung man schauen muss, um auf erdähnliche Exoplaneten zu stoßen.

Wissenschaftliches Paper: Validation of Twelve Small Kepler Transiting Planets in the Habitable Zone

Wie aus Staubscheiben um Sterne Planeten entstehen

Auf der Suche nach der zweiten Erde

Ein Vortrag von Gero Rupprecht am Tag der offenen Tür 2012 bei astroshop.de

Wie ist das Wetter auf einem Heißen Jupiter?

Planeten um Doppelsterne

Alien Planet - die komplette Dokumentation

Eine hypothetische Mission zu dem hypothetischen Planeten "Darwin IV", der nicht die Sonne, sondern einen anderen Stern umkreist. Sollten wir jemals einen solchen Exoplaneten entdecken, auf dem Leben möglich ist, wird unsere erste Reise dahin sicherlich eine robotische sein, so wie wir derzeit auch nur mittels Orbiter und Rovern die Planeten unseres Sonnensystems erkunden. Die Roboter müssen aber noch viel extremer als die heutigen selbstständige Entscheidungen treffen können, denn sie sind Lichtjahre entfernt - ein Eingreifen durch Wissenschaftler und Techniker ist undenkbar. Wir können uns nur zurücklehnen, auf die Daten warten und zuschauen. So wie in dieser Dokumentation.

Endlich erdgroße Exoplaneten

Am 20. Dezember 2011 gaben Astronomen die Entdeckung gleich zweier Planeten bekannt, die erdgroß sind und einen anderen Stern als unsere Sonne umkreisen. Ausführlich darüber berichtet wurde zum Beispiel hier: Zwei Exoplaneten in Erdgröße entdeckt

Diese schicke Infografik unten fasst die Meldung nochmal zusammen. Der Stern ist unserer Sonne ähnlich und heißt Kepler-20. Er ist 950 Lichtjahre von uns entfernt. Seinen Name verdankt er dem Astronomiesatelliten, mit dem seine Planeten ausfindig gemacht wurden: kepler.nasa.gov. Die Planeten werden in der Reihenfolge ihrer Entdeckung durchbuchstabiert. Die erdähnlichen zwei heißen Kepler-20f und Kepler-20e. Der deutsche Astronom Johannes Kepler hätte sicherlich seine Freude daran.

Die Infografik zeigt zunächst, wie erdähnlich die beiden Exoplaneten sind - der eine etwas größer, der andere etwas kleiner als unsere Erde. Allerdings ist ihre mittlere Oberflächentemperatur sehr viel unangenehmer, weil heißer, als bei unserem Heimatplaneten. Der Grund wird im Bild darunter klar: Um den Stern Kepler-20 herrscht ein großes Gedränge, alle bekannten Planeten von Kepler-20 befinden sich in einer Entfernung zu ihrerm Stern, der in unserem Planetensystem deutlich innerhalb der Merkurbahn liegen würde.

Das unterste Bild zeigt die galaktischen Verhältnisse. Wir können unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, nicht verlassen - wir schaffen es ja derzeit nicht einmal mehr bis zum Mond. Dennoch haben Astronomen eine Vorstellung davon, wie unsere Galaxie von außen aussehen würde und genau das zeigt die Grafik. Wir sehen von oben auf unsere flache Spiralgalaxie, die eine Ausdehnung von etwa 100.000 Lichtjahre hat und mehrer hundert Milliarden Sterne beinhaltet. Dazu kommt Gas und Staub und in der Mitte ein riesiges Schwarzes Loch. Zusammen mit unserer Sonne umkreisen wir in circa 230 Millionen Jahren das galaktische Zentrum. Diese Umlaufbahn ist der schwarze Kreis in der Grafik. Das gelbe Dreieck markiert nun den Bereich, in dem der Satellit Kepler nach Exoplaneten sucht. Hier in diesem Dreieck liegen also all die tausend neu entdeckten Planeten und eben auch die beiden erdgroßen. Bezogen auf unserem Nachthimmel handelt es sich um eine Region zwischen den Sternbildern Lyra und Cygnus, bzw. zwischen den Sternen Deneb und Vega.


Source:LiveScience

Wie kann man bewohnbare Planeten finden?

Tatooine in echt!

Source: SPACE.com: All about our solar system, outer space and exploration

Der Astronomiesatellit Kepler, die Exoplaneten und die Außerirdischen

Fünfzig neue Exoplaneten gefunden

Gibt es eine zweite Erde?

Ein Planet spielt verstecken

Erinnert sich noch jemand an den Planeten um β Pictoris, den man vor inzwischen gut eineinhalb Jahren mit dem Very Large Telescope entdeckt hatte? Damals war man sich ja noch nicht ganz sicher, ob es sich wirklich um einen Planeten handelte oder ob man da nicht doch nur einen harmlosen Hintergrundstern mit abgelichtet hatte.

Inzwischen ist man sich aber sicher. Man hat nämlich verfolgen können wie der Planet dem Stern immer näher und näher gekommen ist und schließlich nicht mehr von ihm zu trennen war, bis er dann schließlich auf der anderen Seite wieder aufgetaucht ist. Gewisse Unsicherheiten in den Bahndaten von β Pictoris b bleiben nach wie vor, aber fest steht: Das β Pictoris System ist ein ziemlich spannendes Kapitel bei der Erforschung extrasolarer Planeten. Denn β Pic ist noch ziemlich jung und nach wie vor von einer Staubscheibe umgeben in der sich weitere Planeten bilden können. In der Scheibe steckt der Planet, ein ziemlicher Brocken mit etwa neun Jupitermassen. Aber immerhin, seine Umlaufbahn entspricht in etwa der des Saturn. Wir sehen also einen Stern und seinen großen Gasriesen und drum herum noch jede Menge Material für erdähnliche Planeten, die sich dort bilden können. Sonnensystementstehung live sozusagen.

Scheibe und Planet, jeweils rechts und links von β Pic. Der Stern selbt ist in dieser koronographishen Aufnahme ausgeblendet. Image Credit: A.-M. Lagrange/ESO.

Die Astronomen werden β Pic und seinen Planeten jedenfalls gut im Auge behalten, seine Bahn im Laufe der nächsten Jahre genauestens vermessen und sich mit allem, was ihnen an großen Teleskopen und passenden Instrumenten zur Verfügung steht und in naher Zukunft zur Verfügung stehen wird, daran machen, das Duo unter die Lupe zu nehmen. Schwierig ist das allemal. Es stecken allerlei Tricks der Bildbearbeitung dahinter, den Planeten überhaupt aus dem hellen Sternlicht, das eigentlich die ganze Umgebung überstrahlt, herauszufischen. Tja, und wir Nordhalbkugelbewohner bekommen nicht mal das südlicher Sternbild Pictor zu sehen...

Massearmer Exoplanet am Keck entdeckt

Planetenjäger am Keck-Observatorium haben einen Exoplaneten entdeckt, der lediglich die vierfache Masse unserer Erde besitzt. Solche relativ leichten Planeten, die andere Sterne umkreisen, werden Supererden genannt. Andere Planetensysteme sind eigentlich längst nichts besonderes mehr, denn es sind schon über vierhundert bekannt, doch eine echte zweite Erde ist nicht dabei. Die Methoden der Astronomen sind noch nicht fein genug, um solche Leichtgewichte vom Typ unserer Erde nachzuweisen. Dieser neuerliche Erfolg zeigt allerdings, wie die Forscher immer besser werden. Die neu entdeckte Supererde ist der bislang zweitleichteste Exoplaneten. So sieht das auch der beteiligte Astronom Andrew Howard von der University of California, Berkeley:

“This is quite a remarkable discovery. It shows that we can push down and find smaller and smaller planets.”

Der Name des Planeten ist allerdings ganz unprosaisch, nämlich HD156668b.Das kleine b nach dem Zahlensalat weißt auf den Planeten hin. Ohne b bezeichnet der Ausdruck den Stern, um den die Supererde kreist. Man kann sich natürlich schon fragen, ob die Begeisterung des allgemeinen Publikums für das Treiben der Planetenjäger größer wäre, wären die Namen nicht etwas fantasieanregender.

Der Exoplanet und sein Heimatstern befinden sich in circa 80 Lichtjahre Entfernung im Sternbild Herkules. Es handelt sich um einen K-Stern der Größe 8,4 mag. Dieses mit Stellarium erzeugte Bild zeigt seine Lage am Himmel markiert mit einem Kreis.

Die Forscher entdeckten den Planeten mittels der Radialgeschwindigkeitsmethode. Theoretisch ist dies ganz simpel: Man nehme einen Spektrograf, schraube ihn an ein Teleskop und beobachte die periodische Verschiebung der Spektrallinien des Sterns. Diese Verschiebungen werden durch den Dopplereffekt erzeugt. Sie spiegeln die Hin-und her-Bewegung des Sterns wieder, die diesem von seinem planetaren Begleiter aufgezwungen werden. Diese Methode begünstigt die Entdeckung massereicher (=> relativ große Bewegung des Sterns) Planeten, die ihren Stern auf engen Umlaufbahnen (=> kurze Periodendauer und daher in relativ kurzer Zeit messbar) umlaufen. So erklärt sich, warum sich Astronomen so schwer mit leichten Planeten in weiten Umlaufbahnen tun. Solange wir nicht nahezu beliebige Planeten nachweisen können, ist es jedenfalls schwer, grundsätzliche Aussagen über die Entstehung und Natur von Planetensystemen zu machen.

Das Teleskop der beteiligten Wissenschaftler war eines der 10-Meter-Keck-Teleskope, die sich auf dem Gipfel des Mauna Kea auf Hawaii befinden, der Spektrograph das HIRES-Instrument.

Aufgrund der Entdeckungsmethode gibt es auch kein "Foto" von diesem Planeten. Er verrät sich eben nur durch die periodische Änderung der Geschwindigkeit seines Zentralgestirns, also durch die hier gezeigte Kurve. Gerne veröffentlichen Astronomen dann irgendwelche "So könnte es aussehen"-Bilder, die Laien vielleicht versehentlich für echt halten können. Ich bin da aber Purist. Wenn wir nicht wissen, wie es auf HD156668b aussieht, dann sollten wir auch nicht so tun als ob. So markiert die Entdeckung von HD156668b ein Anfang und nicht ein Ende des wissenschaftlichen Abenteuers.
 
Quelle: Keck-Observatorium