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Autor: Gertrud Felber & Günther Glatzel / 01. November 2013, 09:46 Uhr

Erdgroßer Exoplanet mit Höllentemperatur

Zwei Astronomenteams aus der Schweiz und den USA haben praktisch gleichzeitig Daten zu einem Planeten um Kepler 78 veröffentlicht, die beweisen, dass dieser ein etwa erdgroßer Planet mit ähnlicher Zusammensetzung wie unser Heimatplanet ist.

Quelle: University Hawaii, DLF
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Auf der Basis von Daten des Kepler-Weltraumteleskops der NASA haben Schweizer Astronomen der Universität Genf um Dr. Francesco Pepe am Roque de los Muchachos Observatorium auf La Palma und US-Kollegen um Dr. Andrew Howard vom Institut für Astronomie der Universität Hawaii mit dem Zehn-Meter-Keck-I-Teleskop unabhängig voneinander herausgefunden, dass der Planet Kepler-78b in Größe, Masse und Zusammensetzung erdähnlich sein muss.

Dazu verwendeten beide Teams die Radialgeschwindigkeitsmethode. Bei dieser wird das vom Stern kommende Licht spektometrisch analysiert. Ein einen Stern umlaufender Planet verursacht eine kleine Kreisbewegung des Sterns durch die Schwerkraft des Planeten. Dabei nähert sich uns der Stern geringfügig, wenn sich der Planet auf unserer Seite des Sterns befindet. Andernfalls wird der Stern ein wenig von uns weg gezogen. Wie bei einem Fahrzeug das Motorgeräusch, verändern sich dabei die Frequenzen des ausgesandten Lichts. Die Frequenzen sind etwas höher, wenn der Stern auf uns zu kommt, entsprechend tiefer, wenn er sich von uns entfernt. Dieses Phänomen nennt man auch Doppler-Effekt.

Normalerweise kann man mit dieser Methode nur eine Untergrenze für die Masse angeben. Nur dann, wenn der Planet genau zwischen uns und seinem Stern hindurch fliegt, weist die Kraft, mit der der Planet zieht, präzise in unsere Richtung und wir sehen im Spektrum die maximalen Auswirkungen. Dies ist aber hier der Fall, da der Planet zuvor mit Hilfe der Transitmethode aus Daten des Weltraumteleskops Kepler entdeckt wurde. Kepler misst, wie stark das Licht eines Sterns durch einen vorbeiziehenden Planeten verdunkelt wird. Daraus lässt sich der Durchmesser des Planeten ermitteln. Die Umlaufzeit ergibt sich aus der Periode, in der sich die Bedeckungsereignisse wiederholen. Aus der Masse des Sterns, die sich aus der Spektralklasse, der Scheinbaren Helligkeit und der Entfernung ergibt, kann man den Bahnradius ermitteln. Die Masse des Planeten ist mit der Transitmethode aber nicht berechenbar.

Kepler 78b umläuft seinen Stern auf einer sehr engen Bahn alle 8,5 Stunden und ist damit viel zu heiß, um Leben zu unterstützen. Das Team um Dr. Andrew Howard konnte mit dem Zehn-Meter-Teleskop auf Hawaii in dem der High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) eingebaut ist, das minimale Taumeln des Stern beim Umlauf des Planeten messen. Nach den Aussagen der Forscher kann man aus der Größe und Masse eines Objektes die Dichte berechnen und auf die Zusammensetzung schließen. Der Exoplanet Kepler 78b verfügt über den 1,2-fachen Radius die 1,7-fache Masse der Erde. Damit gleicht sie der der Erde, was darauf hin deutet, dass Kepler 78b auch felsartiges Material um einen Eisenkern besitzt. Der sonnenähnliche G-Stern von Kepler 78b ist etwas kleiner und weniger massiv als unsere Sonne, befindet sich im Sternbild Schwan und ist etwa 400 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die zweite Studie von Dr. Francesco Pepe verwendete die gleichen Daten des Weltraumteleskops Kepler und kam unabhängig zu einem ähnlichen Ergebnis: der Platen beitzt die 1,86-fache Masse der Erde.

Kepler 78b ist der erste Vertreter einer neuen Klasse von Planeten, die ihren Stern in einer ultrakurzen Zeit, weniger als 12 Stunden, umlaufen. Und er ist der erste Planet dieser neuen Klasse, dessen Masse gemessen wurde. Bisher ist es den Wissenschaftlern ein Rätsel, wie sich ein derartiger Planet gebildet haben könnte und wodurch er sich so dicht an seinem Stern befindet, nur etwa 1 Prozent des Abstandes der Erde zur Sonne. Es wird angenommen, dass der Planet in größerer Entfernung vom Stern entstand und durch die Wirkung der Gravitation herangezogen wurde. Nun herrschen an der Oberfläche Temperaturen über 2.000°C. Der Stern selbst hat eine Rotationsdauer von 12,5 Tagen, wie bei dem Messungen durch das Vorbeiziehen von Sonnenflecken ermittelt werden konnte.

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