• vom 05.08.2005, 14:49 Uhr

Kompendium

Update: 05.08.2005, 15:12 Uhr

Astronomie

Wenn Planeten tanzen




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Von Christian Pinter

  • Von massearmen Zwergen, "hot Jupiters" und Sternenfinsternissen

In einem fremden Planetensystem: Links schwebt ein riesiger Gasplanet, rechts zieht ein erdkleiner Begleiter vor seiner Sonne vorbei. Fiktive Grafik: Christian Pinter

In einem fremden Planetensystem: Links schwebt ein riesiger Gasplanet, rechts zieht ein erdkleiner Begleiter vor seiner Sonne vorbei. Fiktive Grafik: Christian Pinter In einem fremden Planetensystem: Links schwebt ein riesiger Gasplanet, rechts zieht ein erdkleiner Begleiter vor seiner Sonne vorbei. Fiktive Grafik: Christian Pinter

Vor zehn Jahren entdeckte man erstmals einen Planeten, der nicht um die Sonne, sondern um einen anderen, sonnenähnlichen Stern kreist: 51 Pegasi . Bald danach gelang ein solcher Fund auch bei Ypsilon Andromedae . Dort wurden 1999 noch weitere Begleiter entdeckt. Heute kennt man 161 extrasolare Planeten. 18 bekannte Mehrfachsysteme mit bis zu je vier Begleitern regen ganz besonders zum Vergleich mit unserem Sonnensystem an.


Vor wenigen Monaten gelangen wahrscheinlich die ersten beiden Schnappschüsse von fremden planetaren Welten. Die eine kreist um den massearmen braunen Zwerg 2M1207 - also um eine "gescheiterte Sonne", die ihren Fusionsreaktor nur ganz kurz zünden konnte. Die andere Welt wurde neben dem extrem jungen Protostern GQ Lupi entdeckt. Das Foto soll einen riesigen, fast 2.000 Grad Celsius heißen Gasplaneten zeigen. Es stammt von einer Astronomengruppe, der auch der Österreicher Günther Wuchterl angehört.

Tanz der Himmelskörper

Normalerweise zeigen sich extrasolare Planeten aber nicht, denn diese lichtschwachen Objekte ertrinken hoffnungslos im Glanz ihrer Sonnen. Der Nachweis ihrer Existenz ist nur indirekt möglich. Besitzt ein Stern einen Begleiter, umkreisen beide Körper den gemeinsamen Schwerpunkt des Systems. Je schwerer der Planet, desto näher rückt dieser Punkt zu ihm hin. Der Stern, der ebenfalls um den Schwerpunkt tanzt, muss dann immer größere Schritte machen. Die Umlaufszeit des Planeten bestimmt den Rhythmus dieses "Tanzes".

Auch der Schwerpunkt unseres Systems ist nicht mit dem Sonnenzentrum identisch. Die gemeinsame Masse von neun Planeten zieht ihn in die Nähe des Sonnenrands. Vor allem Jupiter gibt den Takt an. Dieser Riese ist 143.000 km groß und nennt ein Promille der Sonnenmasse sein Eigen. Das entspricht dem Gewicht von 318 Erden. Danach folgen Saturn mit 95, Uranus mit 15 und Neptun mit 17 Erdmassen. Die anderen, relativ kleinen Planeten spielen bloß eine Nebenrolle.

Dopplers Hypothese

Beginnen fremde Sonnen mit ihren Begleitern zu tanzen, bewegen sie sich periodisch auch ein wenig auf uns zu, bzw. von uns fort. Dank Christian Doppler lässt sich die Geschwindigkeit dieser Bewegungskomponente sehr gut messen. Der österreichische Physiker stellte im Jahr 1842 folgende Hypothese auf: Nähern sich Sender und Empfänger einander an, wird ein ausgesandtes Signal mit gesteigerter Frequenz wahrgenommen. Entfernen sie sich, ist es umgekehrt. Der Nachweis gelang mit Trompetern auf vorbei fahrenden Zügen. Am Bahnsteig wartende Musikerkollegen hörten deren Ton zunächst verstärkt, dann vermindert.

Was bei Bläsern funktioniert, klappt auch mit dem Licht tanzender Sonnen. In ihren Spektren ziehen die Linien periodisch gegen Blau, dann gegen Rot. Die Stärke der Doppler-Verschiebung verrät die Mindestmasse des verborgenen Planeten, ihr Rhythmus seine Umlaufszeit. Überlagern einander mehrere Perioden, spielen noch weitere Begleiter mit. Etwa beim Krebsstern 55 Cancri . Seine vier Planeten zeigen Umlaufszeiten zwischen 3 Tagen und 12 Jahren. Der kleinste wäre mit mindestens 14, der größte mit über 1.000 Erden aufzuwiegen.

Nur in ganz wenigen Fällen schauen wir exakt auf die Kante der Planetenbahn. Aus unserer Perspektive zieht die fremde Welt dann einmal pro Umlauf genau vor ihrer Sonne vorbei. Während des Transits wird das Sternenlicht geringfügig geschwächt. Je ausladender der Planet, desto deutlicher ist der Lichtrückgang. In Kombination mit der Doppler-Methode geben solche "Sternfinsternisse" verblüffende Details preis.

Im Jahr 1999 gelang die erste einschlägige Beobachtung am Stern HD 209458 im Sternbild Pegasus. Seine Helligkeit geht alle dreieinhalb Tage um 1,7 Prozent zurück. Flink umrundet der versteckte Planet seine Sonne. Er schießt dabei bloß 6 Millionen Kilometer über ihrer Oberfläche dahin. Die Glut bläht ihn gewaltig auf. Obwohl er nur zwei Drittel der Masse von Jupiter besitzt, ist er um ein Drittel größer als dieser. Aus seiner aufgeheizten Gashülle entweichen pro Sekunde 10.000 Tonnen Wasserstoff. Sie strömen in Form eines Schweifs in den Raum. Heute ist die mittlere Dichte dieses planetaren Goliaths drei Mal geringer als die von Wasser. Ist einmal alles Gas verschwunden, bleibt vielleicht eine zehn Erden schwere Kugel aus geschmolzenem Gestein und Eisen übrig.

Schätzungen zufolge nennt jeder 16. Stern am Himmel einen oder mehrere Mammutplaneten im Jupiter- oder Saturnformat sein Eigen. Sind deren Atmosphären auf mindestens 1.000 Grad Celsius erhitzt, spricht man von "hot Jupiters". Eigentlich dürfte es sie gar nicht geben, denn so nah an ihrem Stern kann das zu ihrem Bau benötigte Material nicht existiert haben.

Im Jahr 1983 fing der NASA-Satellit IRAS eine unerwartet starke Wärmestrahlung von Wega in der Leier auf, später auch von Beta Pictoris . Beide kleiden sich offenbar in Staub. Vom Sternenlicht erwärmt, leuchtet die fein verteilte Materie im Infrarot.

Woraus Planeten sind

Eine rotierende Scheibe aus Staub und Gas schmückte vor 4,6 Milliarden Jahren auch unsere Sonne. Daraus formten sich letztlich die Planeten. Im inneren Sonnensystem wurden Kugeln mit silikatischen Mänteln geboren: Die Steinplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars. Im kühleren Außenbezirk stand zudem reichlich Gas und Eis zur Verfügung. Deshalb umgaben sich die Kerne von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun mit weiten Hüllen aus Wasserstoff und Helium. Diese Gasplaneten haben keine feste Oberfläche. Zwischen den genannten beiden grundverschiedenen Planetengruppen blieb ein Gürtel von Kleinplaneten zurück.

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Copyright © Wiener Zeitung Online 2018
Dokument erstellt am 2005-08-05 14:49:48
Letzte Änderung am 2005-08-05 15:12:00


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