Suche nach Exoplaneten

Dass nicht nur unsere Sonne, sondern auch die meisten übrigen Sterne des Universums von Planeten umkreist werden wurde von Science Fiction Autoren schon in den 50er Jahren als gegeben angesehen. Die Wissenschaft hat die Frage nach der Existenz von Exoplaneten, trotz der Offensichtlichkeit, die sich aus der Tatsache ergibt, dass unsere Sonne ein gewöhnlicher Stern ist, von denen es hunderte von Millionen in der Galaxis gibt, eher vorsichtig und ausweichend behandelt. Bis schließlich der erste Exoplanet meßtechnisch nachgewiesen wurde.

Nun dreht sich die Frage um die mögliche Existenz von erdähnlichen Planeten. Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit sollte die Frage nicht darum gehen ob es sie gibt, sondern wo man sie finden wird.

Das Problem liegt jedoch in den Möglichkeiten, die der Menschheit zur Suche nach Exoplaneten zur Verfügung stehen. Tatsächlich gibt es nur zwei Verfahren, die hierzu geeignet sind. Und beide sind eher eingeschränkt und nicht geeignet wirklich genaue und umfangreiche Daten zu ermitteln, wobei eins der Verfahren noch als indirekt bezeichnet werden muß. Bei dieser Methode wird anhand von Bahnschwankungen einer Sonne auf die Existenz eines oder mehrere umlaufender Planeten geschlossen, ohne dass die entsprechenden Planeten direkt beobachtet werden können. Der Vorteil liegt darin, dass die Entdeckbarkeit von Planeten hierbei nicht abhängig ist von der Bahnebene. Der Nachteil ist, dass man praktisch keine Daten über die entdeckten Planeten selbst bekommt.

Die Methode erfordert eine genaue Beobachtung des Sterns um das Ausmaß an Abweichungen seiner Bewegungen vom optimalen gravitativen Zentrum, dass im Falle der Abwesenheit von Planeten im Zentrum des Sterns liegen würde. Die Schwankungen des Sterns während seiner Rotation wären in diesem Falle nicht oder nur minimal vorhanden.

	Bei einem Stern ohne Planeten liegt das gravitative Zentrum seiner Rotation im Mittelpunkt des Sterns.
	Bei einem Stern mit Planeten liegt das gravitative Zentrum deutlich neben, oder bei entsprechend massereichen Planeten sogar außerhalb des Sterns. Im Falle des Erde - Mond Systems liegt das gemeinsame Schwerkraftzentrum außerhalb der Erdatmosphäre.
	Bei außerhalb des Mittelpunkts liegendem gravitativen Zentrum unterliegt die Rotation eines Sterns deutlich meßbaren Schwankungen. Aus dem Ausmaß dieser Schwankungen kann auf die Massedaten umlaufender Planeten geschlossen werden.

Beim zweiten Verfahren kann ein Planet entdeckt werden, wenn er aus Sicht der Erde beim Umlauf um seine Sonne vor dieser vorbeizieht, was zu meßbaren Helligkeitsschwankungen führt. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass über das in dem dabei ausgesendeten Licht auch Spektrallinien enthalten sind, die Informationen über den Planeten bzw. dessen Atmosphäre enthalten.
Es besteht hierbei sozusagen eine indirekte Sichtbarkeit des Planeten.
 

Keine Sichtbarkeit des Planeten auf seiner Bahn neben, oder hinter seiner Sonne	indirekte Sichtbarkeit während der Planet vor seiner Sonne vorbeizieht.

Der Nachteil der Methode ist, dass die Bahnebene des Planeten derart sein muß, dass die Verdeckung des Sterns von der Erde aus überhaupt sichtbar ist. Auch spielt die Größe des Planeten durchaus eine Rolle. Hier gilt, je größer der Planet ist, desto größer sind die Helligkeitsschwankungen des Sterns, was die Datenmenge und die Entdeckbarkeit erhöht.
Für einen sicheren Nachweis eines Planeten müssen die Daten allerdings verifiziert werden. Das bedeutet, dass die Verdeckung des Sterns vom Planeten mehrfach nachgewiesen werden muß. Je nach Umlaufperiode des Planeten ist ein Beobachtungszeitraum von bis zu mehreren Jahren nötig.
 

Die Schwierigkeiten und Beschränkungen beider Verfahren erlaubten zu Beginn des Nachweises von Exoplaneten nur die Entdeckung von massereichen Planeten ab der Masse oder mehrfachen Masse des solaren Planeten Jupiter.
Erst mit beständiger Verbesserung der Nachweismethoden wurden auch deutlich kleinere Planeten entdeckt, bis hin zu Planeten mit annähernd erdähnlicher Masse, wobei hier auch bei fünffacher Erdmasse noch von erdähnlich gesprochen werden kann.

Dass diese Planeten vorwiegend bei Roten Zwergsternen entdeckt werden, liegt keineswegs daran, dass es sie bei Sternen, die unserer Sonne ähneln nicht gibt, sondern vielmehr in den Eigenheiten bestehender Meßverfahren.
Da die Verdeckung eines Sterns nur eine minimale Helligkeitsschwankung erzeugt, ist diese umso besser zu beobachten, je leuchtschwächer der beobachtete Stern ist. Rote Zwergsterne gehören zu den leuchtschwachen Sternen und eignen sich daher besonders gut für eine Beobachtung.

Der Nachteil dieser Sterne ist, dass die Biosphäre, also der Bereich des Abstands zum Stern in denen ein für Leben angemessenes Maß an Licht und Wärme zur Verfügung steht, nur in geringer Distanz zum Stern zu finden ist.  Die Umlaufzeiten entdeckter Planeten liegen bei diesen Sternen häufig im Bereich von Tagen. Dies bedeutet, dass der Abstand des Planeten zum Stern noch deutlich unterhalb der Merkurbahn liegt.
Zum Vergleich sei hier erwähnt, dass der Merkur eine Umlaufzeit von 88 Tagen hat, während Exoplaneten um Rote Zwergsterne gefunden wurden, die eine Umlaufzeit von lediglich 5 Tagen zeigen.

Selbst wenn ein solcher Planet sich dabei innerhalb der Biosphäre des Sterns befindet, wird sich Leben nach irdischen Maßstäben kaum entwickeln. Der Grund dafür liegt im geringen Abstand des Planeten zum Stern. Der Schwerkrafteinfluss des Sterns unterbindet die Eigenrotation des Planeten. Dies bedeutet, dass der Planet dem Stern immer die gleiche Seite zeigt. Auf der einen Hälfte des Planeten ist es somit ganzjährig Tag, warm und hell, während auf der anderen Hälfte ewige Nacht und Dunkelheit herrscht. Die relativ schmalen Übergangszonen zwischen Tag- und Nachtseite dürften aufgrund starker Konvektionsströmungen eher unruhig sein.

Die propagierte Suche nach einer zweiten Erde in den Tiefen des Weltalls ist im Falle Roter Zwergsterne nicht unbedingt zielführend. Dass bei bis zu tausend Lichtjahren weit entfernten Sternen Planeten entdeckt wurden, ohne dass es einen ähnlichen Nachweis bei erdnahen Sonnen gibt, mag den Eindruck entstehen lassen, dass es bei den näher gelegenen Sternen keine Planeten gibt. Tatsächlich muß jedoch gerade hier berücksichtigt werden, dass für die Entdeckbarkeit von Planeten derzeit besondere Voraussetzungen notwendig sind und es nicht möglich ist jede Sonne auf Planeten zu untersuchen.  So gilt zwar Delta Pavonis (Gl 780) als sonnenähnlicher Stern und als ausgesprochener Kandidat für erdähnliche Planeten, doch wurden bei dem nur 18,8 Lichtjahre entfernten Stern noch keine Planeten nachgewiesen. Doch liegt Delta Pavonis tief unterhalb der Bahnebene der Erde und damit in einer für die Beobachtung eher ungünstigen Position.


Allein die Tatsache, dass man Extrasolare Planeten entdeckt hat läßt den Schluß zu, dass es eher die Regel als die Ausnahme ist, dass Planeten ein normaler Bestandteil einer Sonne bzw. eines Sonnensystems sind. Ausgehend von dem Umstand, dass unsere Sonne eine eher gewöhnliche Sonne ist und die Position des Sonnensystems in unserer Galaxis auch nicht als herausragend bezeichnet werden kann, erscheint es als unrealistisch weiterhin anzunehmen, dass es im restlichen Weltall keine erdähnlichen Planeten gibt.

Es stellt sich nicht die Frage ob man einen solchen Planeten entdeckt, sondern wie viele man entdecken würde, wenn man Teleskope hätte die bis in 50 Lichtjahre Distanz das Umfeld von Sternen noch auflösen könnten. Wenn also die Instrumente so gut wären, dass man sich nicht vorwiegend auf Rote Zwergsterne konzentrieren müsste und die Position eines Sterns im Hinblick auf die irdische Bahnebene keine Rolle mehr spielen würde.

Wie viele Gesteinsplaneten vom Format von Erde, Venus oder Mars würde man finden? Mit Sicherheit mehr als einen...

Darstellung aller sonnenähnlichen Sterne vom G-, F- und K-Typ bis in eine Distanz von 20 Lichtjahren. Weitere 77 Sterne, überwiegend vom M-Typ Roter Zwergsterne die insgesamt auch die Mehrheit der Sterne in unserer Galaxis bilden, sind zur besseren Überschaubarkeit der Grafik nicht eingezeichnet.


Neuigkeiten:

Die Entdeckung von extrasolaren Planeten, die offensichtlich nicht zu einem Sonnensystem gehören, sondern instabilen Bahnen im interstellaren Raum folgen, wurde als ungewöhnliche und überraschende Entdeckung veröffentlicht. Warum eigentlich? Es gibt verschiedene denkbare Szenarien, die das herauslösen eines Planeten aus der Umlaufbahn um seine Sonne erklären können. Eine der einfachsten ist hier der Gravitationseinfluss eines nahe vorbeiziehenden Sterns.
Der gängigen Theorie zufolge entstehen Sterne aus interstellaren Gaswolken, die sich aufgrund von Gravitationseinflüssen zusammenballen, bis Druck, Dichte und Temperatur hoch genug sind um eine Kernfusion zu ermöglichen.
In allen Fällen in denen diese Kriterien nicht erreicht werden, entsteht lediglich eine Zusammenballung von Materie, die man, je nach Größe und Masse, als Asteroiden, Kometen, Planetoiden, Planeten oder Braune Zwerge einstufen kann.
Was spricht dagegen, dass derartige nichtsolare Objekte überall, also auch außerhalb eines Sonnensystems, entstehen können?

Am überraschsten bezüglich neuer Entdeckungen in der Astronomie ist für mich, dass man von unerwarteten Entdeckungen überrascht ist.

Irgendwann wird man außerirdisches Leben entdecken. Und dies wird dann besonders von den Medien als Sensation gewertet werden.
Sachlich betrachtet wäre die Entdeckung außerirdischen Lebens jedoch lediglich die Bestätigung dessen, was offensichtlich vermutet und nach bestehender Indizienlage als wahrscheinlich angesehen werden kann.

Ich persönlich wäre nicht mal überrascht, wenn besagtes außerirdisches Leben in der Lage wäre zu lesen, was ich hier geschrieben habe.