Mittwoch, 15. Mai 2013

Neue Planetensuchmethode: "Einsteins Planet" entdeckt


Grafische Überzeichung der relativistischen Effekte von "Einsteins Planet" auf seinen Stern "Kepler-76" (Illu.).
| Copyright: David A. Aguilar (CfA)
 

Cambridge (USA) - Da ferne Planeten ihre Sterne angesichts der unvorstellbaren Entfernungen vergleichsweise dicht umkreisen, ist es nur schwer, sie sozusagen gegen das Licht ihrer Sterne überhaupt zu entdecken. Israelische und US-Wissenschaftler haben nun mit Hilfe von Einsteins "spezieller Relativitätstheorie" eine neue Methode der Suche nach Exoplaneten entwickelt und diese auch schon mit Erfolg angewandt.

Während die beiden bislang erfolgreichsten Methoden zur Exoplanetensuche entweder nach minimalen Bewegungen (Radialgeschwindigkeitsmethode) oder ebenso minimalen Veränderungen in der Helligkeit (Transitmethode) ferner Sterne sucht, die durch sie umkreisende Planeten verursacht werden, macht sich die neue Methode gleich drei zugleich auftretende, jedoch ebenfalls subtile Effekte eines Planeten auf seinen Stern zu Nutze.


Zum einen verursacht der von Einstein in seiner speziellen Relativitätstheorie über die Bewegung von Körpern und Feldern in Raum und Zeit beschriebene Effekt ebenfalls eine Helligkeitsveränderung des Zentralgestirns, die durch die Bündelung seiner Strahlung entsteht, wenn sich der Stern gemeinsam mit seinem planetaren Begleiter um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt dreht und der Stern aufgrund des Planeten so periodisch dem Betrachter entweder etwa näher ist - und dann leicht heller erscheint - oder sich von ihm wegbewegt und sich seine Helligkeit dadurch wieder leicht abschwächt. Zudem verformt sich der Stern durch die Anziehungskraft seines nahen Planeten leicht (s.Abb.o.) und es kommt zusätzlich zu Schwankungen durch das vom Planeten reflektierten Sternenlichts.



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"Alle drei Effekte sind derart minimal, dass wir für ihren Nachweis wirklich hochwertigste Messungen und Daten zu Helligkeit des Sterns im Millionstel-Bereich benötigen", erläutert David Lathman vom an der Entdeckung beteiligten Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). "Dies war und ist derzeit nur mit Hilfe des NASA-Weltraumteleskops 'Kepler' möglich", fügt der Hauptautor der aktuell im Fachmagazin "Astrophysical Journal" veröffentlichten Studie, Simchon Faigler von der Tel Aviv University, hinzu.


Nachdem der neue Planet mit Hilfe der neuen sogenannten "BEER"-Methode (BEER = BEaming, Ellipsoidal variations, and Reflected light) entdeckt wurde, konnte seine Existenz auch mittels der Radialgeschwindigkeitsmethode durch Beobachtungen mit den TRES-Spektrographen am Whipple Observatory in Arizona, dem SOPHIE-Observatorium in Frankreich bestätigt werden und schlussendlich auch anhand schwächster Signale als Transitplanet mit Kepler bestätigt werden.


 
Gerade noch so zieht "Einsteins Planet" vor dem Rand seiner "Sonnenscheibe" in einem sogenannten Transit vorbei (Illu.). | Copyright: David A. Aguilar (CfA)

Der Planet selbst, der nun als "Einsteins Planet" - offiziell jedoch als "Kepler-76b" bezeichnet wird, ist ein sogenannter "Hot Jupiter", also ein großer Gasplanet der seinen Stern einmal alle 1,5 Tage vergleichsweise dicht umkreist und sich dabei stark aufheizt. Sein Durchmesser ist etwa 25 Prozent größer und seine Masse etwa doppelt so groß als die des Jupiters. Mit "Kepler-76" umkreist er einen sonnenähnlichen Stern vom Typ F rund 2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Schwan (Cygnus). Ebenso wie der Mond an die Erde, so ist auch "Kepler-76" an seinen Stern derart rotationsgebunden, sodass er ihm immer die gleiche Seite zuwendet und sich dadurch auf eine Temperatur von rund 2000 Grad aufheizt.


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Obwohl mit der neuen Methode aufgrund der derzeit noch eingeschränkten Technologie keine erdgroßen und damit Felsplaneten entdeckt werden können, bietet sie einen Weg, Planeten auch ohne hochauflösende Spektralanalysen (wie sie die Radialgeschwindigkeitsmethode benötigt), und ohne, dass der Planet auf einer gemeinsamen Ebene mit seinem Stern gelagert ist (wie es die Transitmethode benötigt), entdeckt werden können.


"Jede Planetensuchmethode hat ihre Stärken und ihre Schwächen. Somit erlaubt uns jede neue Technologie, Planeten in anderen Sphären zu finden, die mit anderen Methoden nicht zugänglich sind", erläutert der CfA-Astronom Avi Loeb.


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Quelle: cfa.harvard.edu
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