• vom 11.01.2002, 00:00 Uhr

Kompendium

Update: 01.03.2005, 14:56 Uhr

Astronomie

Verräterische Wackelsterne




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Von Christian Pinter

  • Zehn Jahre nach Entdeckung des ersten extrasolaren Planeten steuert man auf den hundertsten Fund zu

Sechs Prozent aller Sterne besitzen eigene Planeten. Diese Zahl rechneten Astronomen aus den bisherigen Entdeckungen hoch. Über die anderen kann man einstweilen nur spekulieren. Vielleicht kennt die Mehrzahl überhaupt keine Begleiter. Vielleicht versagen dort nur unsere Suchmethoden. Giordano Bruno hätte mit einer Antwort nicht gezögert. Vor mehr als 400 Jahren postulierte er ein unendlich weites Universum, erfüllt von Sternen groß und leuchtend wie unsere Sonne. Diese würden wiederum zahllose Erden ihr Eigen nennen, auf denen unzählige Lebewesen existierten. Die römische Kirche ließ den abtrünnigen Dominikaner im Feber 1600 auf dem Scheiterhaufen verbrennen.


Später entpuppten sich die Fixsterne tatsächlich als Sonnen. Sie alle erzeugen Energie durch Kernfusion im Inneren. Unsere eigene Sonne misst 1,4 Millionen Kilometer. Vergleichbare Dimensionen besitzen auch jene Sterne, die am Nachthimmel leuchten. Doch gewaltige Distanzen von vielen Lichtjahren lassen sie zu Lichtpünktchen ohne erkennbare Ausdehnung schrumpfen. Leider bildet jede Optik diese Sternpunkte übergroß ab, macht daraus kleine Scheibchen. Darin "ertrinkt" ein etwaiger Planet. Er reflektiert ja bloß das Licht seines Sterns und glimmt deshalb noch einige hundert Millionen Mal schwächer. Nach extrasolaren Planeten hielten Astronomen deshalb jahrhundertelang vergeblich Ausschau.

"Planeten umrunden Sterne" - das ist eigentlich salopp formuliert. In Wahrheit ziehen Sterne und ihre Begleiter um den gemeinsamen Schwerpunkt des jeweiligen Systems. So ergeht es auch unserer Sonne, an der gleich neun Planeten zerren. Da die Planeten gemeinsam aber nicht viel mehr als ein Promille der Gesamtmasse stellen, liegt der Schwerpunkt unseres Sonnensystems sehr nahe der Sonne; meist noch innerhalb des Sonnenballs oder nur knapp außerhalb. Um diesen Punkt läuft alles herum, auch das Zentrum der Sonnenkugel. Fazit: Die Sonne "wackelt".

Wobble- und Doppler-Effekt

Die stärkste Wirkung auf die Sonnenbewegung hat dabei Jupiter, mit 318 Erdmassen der mächtigste unserer Planeten. Dann folgen der Ringplanet Saturn mit 95 sowie Neptun und Uranus mit 17 bzw. 15 Erdmassen. Sehr wenig Einfluss zeigen die kleinen Körper Erde, Venus, Mars, Pluto und Merkur. Ein ferner Betrachter würde keine dieser Welten erkennen, vielleicht aber das periodische Wackeln der Sonne. Daraus könnte er indirekt auf die Existenz ihrer Planeten schließen, Umlaufszeiten ermitteln und Massen abschätzen.

Diesem Gedanken folgend, fahndeten Astronomen bei anderen Sternen nach dem Wobble-Effekt (engl. wobble, wackeln). Peter van de Kamp studierte Fotoplatten, die ab 1916 die Position von Barnards Stern im Schlangenträger festhielten. 1963 meinte er dort verräterisches Wackeln zu erkennen. Er leitete daraus zunächst einen, dann zwei Planeten ab. Doch offenbar täuschten systematische Instrumentenfehler den Effekt nur vor. Die durch Planeten verursachte, periodische Positionsveränderung von Fixsternen ist offensichtlich zu winzig, um sie aus unserer Distanz und mit unseren Mitteln sicher nachweisen zu können.

Ein "Wackelstern" schwankt aber nicht nur rhythmisch zur Seite, sondern auch radial, also vor und zurück. Er entfernt und nähert sich uns also mit wechselnder Geschwindigkeit. Der österreichische Physiker Christian Doppler untersuchte 1842 Schallwellen. Er bewies, dass die Bewegung des Senders oder des Empfängers Einfluss auf die Tonhöhe des empfangenen Signals hat. Je höher das Tempo, desto stärker verändert sich die Frequenz. So mancher Autofahrer verflucht den Doppler-Effekt, wenn er in eine Radarfalle tappt. Astronomen schätzen ihn hingegen. Denn diese Art der Geschwindigkeitsmessung funktioniert auch mit Lichtstrahlen aus dem All. Rast die Lichtquelle fort, verschieben sich ihre Spektrallinien gegen Rot. Eilt sie herbei, ziehen die dunklen Linien gegen Blau. Die Expansion des Universums reißt ferne Galaxien mit Zehntausenden Kilometern pro Sekunde fort. Resultat: starke Rotverschiebung in ihrem Spektrum. Die Radialgeschwindigkeit wackelnder Sterne ist Millionen Mal winziger, beträgt bloß ein paar Dutzend Meter pro Sekunde. Lange Zeit waren die Spektralgeräte zu unempfindlich, um als "Radarfalle für Wackelsterne" zu taugen.

Supernova-Explosionen zählen zu den vernichtendsten Katastrophen im Kosmos. Ein Stern schleudert dabei mit ungeheurer Wucht seine Hülle fort. Der zurückbleibende, ausgebrannte Kern ist kleiner als Wien. Dennoch besitzt er zwei Sonnenmassen. An den Magnetpolen dieser extrem komprimierten Kugel werden Elektronen bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt; Synchrotronstrahlung entsteht. Forscher fangen diese Radiostrahlung seit 1967 auf. Da die Sender rasend schnell um ihre Achse rotieren, überstreichen ihre Strahlungskegel die Erde in überaus rascher Folge. Ihre Impulse treffen mit legendärer Regelmäßigkeit ein.

Bringen wir einen solchen Pulsar jedoch einmal gedanklich zum Wackeln und schauen wir, was dabei mit zwei aufeinander folgenden Signalen passiert. Entfernt sich der Sender, muss der zweite Impuls einen etwas längeren Weg als der erste zurücklegen. Er wird verzögert eintreffen. Nähert sich die Quelle wieder, ist das Folgesignal im Vorteil, der Abstand zwischen den beiden Impulsen verkürzt. Mit dem 305 m weiten Radioteleskop von Arecibo, Puerto Rico, suchte Aleksander Wolszczan in der Jungfrau nach Pulsaren. Einer der neuen Funde, PSR 1257+12, sandte 161 Impulse pro Sekunde aus. Doch dieser Rhythmus schwankte um den Bruchteil einer Milliardstel Sekunde. Der 1600 Lichtjahre entfernte Sender wackelte also um 900 km. Im Jänner 1992 schloss der Pole daraus auf die Existenz zweier Planeten von jeweils rund 3 Erdmassen. Sie umrunden den Pulsar alle 67 bzw. 98 Tage.

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Astronomie

Dokumenten Information
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Dokument erstellt am 2002-01-11 00:00:00
Letzte Änderung am 2005-03-01 14:56:00


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