11 weitere Exoplaneten

Nach dem interessanten photometrischen Nachweis von CoRoT 9b ist nun eine ganze Reihe weiterer Entdeckungen mittels Doppler-Spektroskopie gelungen. Mehrere Wissenschaftlerteams haben unter Einsatz diverser Teleskope insgesamt 11 neue Exoplaneten entdeckt.

Ein Beitrag von Timo Lange und Günther Glatzel. Quelle: Keck Observatory, California Planet Survey, NASA-UC Eta-Earth Survey. Vertont von Peter Rittinger.

NASA
Gasriese mit Mond in einiger Entfernung von seinem Stern. Hier ließen sich in Zukunft möglicherweise auch Spektren vom Planeten gewinnen.
(Bild: NASA)

Ein US-amerikanisches Team widmete sich speziell der Suche nach Planeten, die durch zukünftige, direkt abbildende Instrumente gut beobachtbar wären. Das heißt insbesondere: möglichst groß und möglichst weit vom Mutterstern entfernt. Bei ihrer Untersuchung von mehr als 500 Sternen mit dem HIRES-Spektrometer am Keck-Observatorium stießen sie auf insgesamt 7 neue massereiche Planeten um 7 verschiedene Sterne. Die bisherigen Erfolge bei der direkten Abbildung, bei HR 8799 und Fomalhaut könnten darauf hindeuten, dass sich Planeten mit sehr großen Abständen vom Stern eher um sonnenunähnliche Sterne vom Typ A bilden. Sowohl Fomalhaut als auch HR 8799 sind Hauptreihensterne, die dieser Klasse angehören. Nur etwa 3 Prozent der Sternpopulation der Milchstrasse gehört zu diesem Typ. Dies im Hinterkopf nahmen die Wissenschaftler vor allem Sterne in den Blick, die über mehr als das 1,5-fache der Sonnenmasse verfügen.

Die auf diese Weise entdeckten sieben Planeten sind allesamt mindestens 1,19 Astronomische Einheiten (AE) von ihrem Zentralgestirn entfernt und recht massereich. Der kleinste von ihnen hat eine minimale Masse von 1,2 und der schwerste von 3,3 Jupitermassen.

NASA (Hubble)
Sternnahe Gas-Exoplaneten werden auch als Hot Jupiters bezeichnet.
(Bild: NASA (Hubble))

Drei weitere neue Exoplaneten wurden im Rahmen der California Planet Survey (CPS) ebenfalls am Keck-Obervatorium dingfest gemacht und bereits zum Teil am Hobby-Eberly Telescope (HET) bestätigt. Auch hierbei handelt es sich um Gasriesen mit langen Umlaufperioden. Die Massen der drei Planeten liegen zwischen 0,38 und 1,9 Jupitermassen, die Umlaufperioden bei 2,9 bis 11,5 Jahren und die großen Halbachsen zwischen 2,1 und 5,2 AE. Für einen vierten Planeten konnten die Bahneigenschaften genauer bestimmt werden.

Ein weiterer Planet, entdeckt im Rahmen der NASA-UC Eta-Earth Survey, fällt hier ein wenig aus der Reihe. Es handelt sich nämlich um eine Super-Erde mit einer Minimalmasse von 4,15 Erdmassen. Dieser Planet, HD156668b, umrundet seinen etwa 77 Lichtjahre entfernten Stern in nur 4,6 Tagen, wobei die Länge der großen Halbachse lediglich 0,05 AE, also etwa 7,5 Mio. km, beträgt.

Die Doppler-Methode zur Entdeckung von Exoplaneten beruht darauf, dass nicht nur der Planet durch die Schwerkraft seines Sterns auf eine Kreisbahn gezwungen wird, sondern auch der Stern durch den Planeten hin und her gezogen wird. Zeigt die Bahnebene des Planeten wenigstens teilweise in unsere Richtung, so werden die vom Stern ausgesandten Lichtwellen gestaucht und gestreckt. Vergleichbar ist dies mit dem unterschiedlich hohen Ton eines Automotors, je nachdem, ob das Fahrzeug sich auf uns zu bewegt oder von uns entfernt. Bekannte Linien eines Sternspektrums werden dagegen geringfügig nach Rot oder Blau verschoben. Diese Verschiebung lässt sich sehr präzise im Spektrum eines Sterns erkennen und daraus die Geschwindigkeit berechnen.

Liegt die Bahnebene des Planeten parallel zur Verbindungslinie zwischen dem Stern und unserem Sonnensystem, so ist der Doppler-Effekt maximal. Ansonsten kann man damit nur einen Mindestwert für die Planetenmasse berechnen. Beobachtet man einen vollen Zyklus dieser Kreisbewegung des Sterns, kennt man die Umlaufzeit des Planeten und kann damit auch berechnen, wie nah der Planet seinem Stern ist. Schließlich kann man aus Abweichungen von einer idealen, sinusförmigen Frequenz-Zeit-Kurve auch auf die Exzentrizität der Bahn Rückschlüsse ziehen.

Bei den entdeckten Gasriesen bewegen sich die gemessenen Geschwindigkeitsdifferenzen im Bereich von einigen Dutzend Metern pro Sekunde, bei der “Supererde” hingegen betragen sie nur maximal 7 m/s auf uns zu bzw. von uns weg. Alle drei zugrundeliegenden wissenschaftlichen Abhandlungen wurden am 17. März 2010 veröffentlicht.

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