- Exoplaneten - Europäische Südsternwarte (ESO) / M. Kornmesser
Ein internationales Team von Astronomen ging der Frage nach, wie viele Planeten die Sterne der Milchstraße begleiten. Ihr Ergebnis ist: Jeder Stern der Milchstraße wird im Schnitt von mindestens einem Planeten umkreist. Die Existenz von Planeten um die Sterne der Milchstraße, die Exoplaneten genannt werden, ist nach ihren Ergebnissen der Regelfall und nicht die Ausnahme. Darüber berichten die Wissenschaftler am 12. Januar 2012 in der Zeitschrift Nature.
Suche nach Exoplaneten
Bisher haben Astronomen mehr als 700 Exoplaneten entdeckt. Ihre Existenz haben diese entweder durch die Gravitationswirkung des Planeten auf seinen Mutterstern oder durch die winzige Abschwächung des Sternenlichts bei der Passage eines Planeten zwischen Erde und Stern. Die meisten dieser Exoplaneten sind entweder sehr groß oder sehr massereich oder ihre Bahnen aben nur einen geringen Abstand zum Stern. Viele Exoplaneten können so aber nicht aufgespürt werden. Denn ihre Größe oder ihre Umlaufbahn liegt unterhalb der Nachweisgrenze dieser Methoden. So bleibt also eine entscheidende Frage offen: Wie häufig sind Planeten in unserer Milchstraße?
Joachim Wambsganß, Direktor des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg, und seine Arbeitsgruppe gingen die Suche nach Exoplaneten mit einer anderen Methode an. Sie nutzten den Mikrogravitationslinseneffekt. Damit lassen sich Planeten durch die Wirkung ihrer Gravitationsfelder auf das Licht von hinter ihnen liegenden Sternen nachweisen.
Planetensuche mit dem Mikrogravitationslinseneffekt
Stern und Planet wirken wie eine Linse. Licht des Hintergrundsterns wird zum Beobachter hin fokussiert und er erscheint so für einige Tage heller als sonst. Diese Änderung der Helligkeit hat einen sehr charakteristischen Verlauf. Allerdings ist der Einfluss des Planeten oft nur wenige Stunden messbar.
Mit dieser Methodik lassen sich auch Planeten aufzuspüren, die einen größeren Abstand zum Stern haben und sehr unterschiedliche Massen haben. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit für eine Beobachtung sehr klein.
Für die Untersuchungen nutzten die Wissenschaftler aus Australien, Chile, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Japan, Kroatien, Neuseeland, Österreich, Polen, Südafrika und den USA Daten der Beobachtungsteams PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork) und OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment).
Dazu Amaud Cassan, der in Heidelberg federführend an der Untersuchung beteiligt war: „Wir haben die Daten aus sechs Jahren Beobachtungszeit durchforstet. Tatsächlich hat sich dabei herausgestellt, dass Planeten in unserer Milchstraße häufiger vorkommen als Sterne“.
Astronomen haben zwischen 2002 und 2007 wiederholt die Helligkeit von mehreren Millionen Sternen gemessen. Dabei wurden sie insgesamt 3.247 durch Sterne erzeugte Mikrogravitationslinsenereignisse gefunden. Bei drei Lichtkurven konnten Planeten nachgewiesen werden: eine „Supererde“ und jeweils ein Planet mit Massen etwa wie Neptun und Jupiter. Das Forscherteam kombinierte die Daten dieser drei Fälle mit denen von sieben weiteren Exoplaneten, die auch durch den Mikrogravitationslinseneffekt gefunden wurden. Dazu wurde eine große Zahl von Sternen, bei denen während der sechs Jahre kein Planet nachgewiesen werden konnte, in die Analyse einbezogen. Durch Vergleich mit Computer-Simulationen fanden die Wissenschaftler dann heraus, dass etwa jeder sechste Stern von einem jupiterähnlichen Planeten umkreist wird. Etwa die Hälfte aller Sterne wird von Planeten mit Neptun-Masse, und zwei Drittel aller Sterne werden von einer „Supererde“ begleitet.
Der Schluss
Das internationale Astronomenteam kommt nach der umfassenden statistischen Analyse ihrer sechs Jahre dauernden Messungen von mehreren Millionen Sternen zu dem Schluss, dass die Existenz von Planeten im Umfeld von Sternen der Normalfall ist.
Die Publikation
Cassan, D. Kubas, J.-P. Beaulieu, M. Dominik, K. Horne, J. Greenhill, J. Wambsganss, J. Menzies, A. Williams, U. G. Jørgensen, A. Udalski, D. P. Bennett, M. D. Albrow, V. Batista, S. Brillant, J. A. R. Caldwell, A. Cole, Ch. Coutures, K. H. Cook, S. Dieters, D. Dominis Prester, J. Donatowicz, P. Fouqué, K. Hill, N. Kains, S. Kane, J.-B. Marquette, R. Martin, K. R. Pollard, K. C. Sahu, C. Vinter, D. Warren, B. Watson, M. Zub, T. Sumi, M. K. Szymanski, M. Kubiak, R. Poleski, I. Soszynski, K. Ulaczyk, G. Pietrzynski & ?. Wyrzykowski: One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations. In: Nature, 12 January 2012
Quellen
Universität Heidelberg
Cassan, D. et al: One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations. In: www.eso.org
Bildnachweis: Europäische Südsternwarte (ESO) / M. Kornmesser
Die künstlerische Darstellung dieser Abbildung vermittelt einen Eindruck davon, wie häufig Sterne der Milchstraße von Planeten umkreist werden. Diese Exoplaneten, ihre Umlaufbahnen und ihre Muttersterne sind im Vergleich zu ihren tatsächlichen Abständen sehr stark vergrößert dargestellt.
