Planetenforschung: Eine neue Ära hat begonnen!

Das amerikanischen Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer Space Telescope hat zum ersten Mal das Licht extrasolarer Planeten auffangen und analysieren können.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA/JPL-Caltech.

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Seit der Entdeckung der ersten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – so genannte extrasolare Planeten – im Jahr 1995 wurden insgesamt 152 dieser Himmelskörper ausgemacht, die um fremde Sonnen kreisen. Bisher allerdings war es noch keinem Teleskop gelungen, die von den Planeten reflektierte Strahlung direkt zu detektieren: zu sehr wurde das von ihnen ins All gestreute schwache Licht im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung vom jeweiligen Zentralgestirn überdeckt. Selbst einen großen Planeten wie Jupiter, der in einiger Entfernung um unsere Sonne kreist, könnte man auch mit den größten bodengestützten Teleskopen schon aus fünf Parsec Entfernung (= ca. 16,3 Lichtjahre) nicht mehr direkt entdecken – zumindest nicht im sichtbaren Licht.

Aus diesem Grund wurden sämtliche bisher entdeckten extrasolaren Planeten mit Hilfe indirekter Nachweismethoden wie beispielsweise der Astrometrie aufgespürt. Sie macht sich zunutze, dass vor allem massereiche Planeten ihr Zentralgestirn während eines Umlaufs geringfügig ins “Wackeln” bringen, da das Massezentrum von Planet und Stern nicht genau in der Mitte des Sterns liegt. Durch genaue Beobachtung der vom Planeten verursachten Bewegung des Sterns können Astronomen auf die Masse des Planeten sowie seine Distanz zum Zentralgestirn schließen.

Sobald man jedoch vom sichtbaren Licht zum infraroten Licht übergeht erhöhen sich die Chancen auf den direkten Nachweis eines extrasolaren Planeten deutlich. Während jeder Stern seine planetaren Begleiter im sichtbaren Licht hunderttausendfach überstrahlt sieht es bei der infraroten Strahlung anders aus, da Planeten aufgrund ihrer Eigenwärme selbst infrarote Strahlung emittieren. So ist es auch kein Zufall, dass nun der erste direkte Nachweis von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems einem Infrarot-Teleskop gelang.

Das Spitzer-Weltraumteleskop in seiner erdfernen Umlaufbahn um die Sonne. (Grafik: NASA)

Die beiden Planeten mit den wenig romantischen Namen “HD 209458b” und “TrES-1” sind 153 beziehungsweise 500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Sie wurden mit Hilfe indirekter Nachweismethoden bereits vor einiger Zeit entdeckt, doch erst jetzt gelang dem Spitzer Space Telescope der NASA zum ersten Mal der direkte Nachweis extrasolarer Planeten. Um die infrarote Strahlung der beiden Himmelskörper vor der natürlich auch im infraroten Spektralbereich dominierenden Strahlung ihrer jeweiligen Zentralgestirne ausmachen zu können bedienten sich die Astronomen eines kleinen Tricks: Sie ermittelten zunächst die gesamte, von Stern und Planet gemeinsam emittierte infrarote Strahlung. Anschließend wurden die beiden Muttersterne noch einmal von Spitzer ins Visier genommen, als ihre Begleiter auf ihren Umlaufbahnen von der Erde aus gesehen gerade hinter dem Stern verschwunden waren – diesmal wurden also nur die Emissionen der Zentralgestirne im infraroten Spektralbereich gemessen. Durch Vergleich der beiden so gewonnenen Messdaten konnte exakt der Anteil infraroter Strahlung ermittelt werden, der von den Planeten ausgestrahlt worden ist.

Wie sich zeigte herrschen auf HD 209458b und TrES-1 gleichermaßen drastische Bedingungen. Den Spitzer-Daten zufolge sind beide Planeten durch ihre Zentralgestirne auf über 720° Celsius aufgeheizt. Weitere Beobachtungen des Infrarot-Teleskops werden eventuell noch Aufschluss über die Zusammensetzung der planetaren Atmosphäre beider Planeten und die dort herrschenden Winde bringen.

Diese erfolgreich angewandte Methode hat allerdings ihre Grenzen: Spitzer kann auf diesem Wege nur die infrarote Strahlung von Planeten messen, die maximal etwa 500 Lichtjahre von der Erde entfernt sind und auf ihrer Umlaufbahn (von uns aus gesehen) direkt vor ihrem Zentralgestirn entlang ziehen. Während die Planetensuche für Spitzer eher ein Nebenprodukt ist – das Teleskop wurde nicht primär für die Entdeckung extrasolarer Planeten konzipiert – sind für die Zukunft Weltraumteleskope in der Entwicklung, die genau für diese Aufgabe spezialisiert sein werden. Der für das Jahr 2016 geplante Terrestrial Planet Finder der NASA beispielsweise soll selbst Planeten von der Größe unserer Erde direkt abbilden können. Auch die europäische Weltraumagentur ESA plant mit COROT (Start: April 2006) und Eddington (Start: 2008) Weltraumteleskope, deren zentrale Aufgabe die Entdeckung neuer Planeten ist.

Dem Spitzer Space Telescope jedoch bleibt das Privileg vorbehalten, das erste Licht weit entfernter Planeten registriert und damit einen neuen Meilenstein in der Geschichte der Astronomie erreicht zu haben.

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