Mi, 22. November 2017

Kaum Ausnahmen

12.01.2012 11:28

Jeden Stern unserer Galaxie umkreist im Schnitt ein Planet

Im Schnitt hat jeder Stern in der Milchstraße mindestens einen Planeten, der um ihn kreist. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Wissenschaftlerteam, das sich mithilfe von Gravitationslinsen auf die Suche nach extrasolaren Planeten gemacht hat, die ihre Sterne in relativ großem Abstand umkreisen. Ihr in der Wissenschafts-Zeitschrift "Nature" publiziertes Ergebnis: Sterne, die von mindestens einem Planeten umkreist werden, sind in unserer Heimatgalaxie eher die Regel als die Ausnahme.

Die meisten der bisher bekannten extrasolaren Planeten, auch Exoplaneten genannt, umkreisen ihren Stern relativ nahe. Der Grund dafür sind die Eigenschaften der für den Nachweis verwendeten Methoden, bei denen vor allem die Radialgeschwindigkeit bzw. die Helligkeit eines Sternes ("Transit-Methode") gemessen werden. Bereits geringste Schwankungen der Messwerte wurden als Hinweis auf einen Begleiter gedeutet. Mithilfe dieser Methoden wurde gezeigt, dass zwischen 17 und 30 Prozent sonnenähnlicher Sterne von einem Planeten umkreist werden.

Einstein-Effekt als Beweismittel
Seit einigen Jahren wird eine weitere Methode zum Nachweis von Exoplaneten verwendet, die dazu geeignet ist, auch kleinere Planeten mit größerer Umlaufbahn zu entdecken. Die internationale Arbeitsgruppe "Planet" (Probing Lensing Anomalies Network) verwendet dazu sogenannte Gravitationslinsen. Mitglied dieser Gruppe ist die österreichische Astronomin Jadwiga Donatowicz, die beim Zentralen Informatikdienst der Technischen Universität Wien arbeitet.

Beim "Gravitational microlensing" machen sich die Wissenschaftler einen von Albert Einstein in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Effekt zunutze: Benötigt wird dazu ein weit entfernter Stern als "Lichtquelle". Zieht davor ein anderer Stern vorüber, wird durch dessen Gravitation das Licht des Quellsterns gebeugt, was zu Helligkeitssteigerung führt, die von der Masse und damit der Gravitation des vorüberziehenden Sterns abhängt. Man nutzt also den Gravitationseffekt eines massiven Sterns quasi als Linse.

"Wird dieser Stern aber von einem Planeten begleitet, verstärkt sich dieser Effekt kurzfristig und hinterlässt seine Spuren in der photometrischen Kurve der beobachteten Lichtquelle - das können wir messen", erklärte Donatowicz. Aus den registrierten Werten kann auf die Masse und die Umlaufbahn des Planeten geschlossen werden. Solche Gravitationslinsen sind von der Erde wegen der erforderlichen geometrischen Anordnung nur schwer aufzuspüren: Weniger als einer von einer Million Sternen wird einem solchen Gravitationslinsen-Effekt unterworfen. Ein eigenes internationales Forscherteam ist deshalb damit beschäftigt, diese Gravitationslinsen ausfindig zu machen.

Erstmals auch "frei schwebende Planeten" nachgewiesen
Mithilfe statistischer Analysen von "Microlensing"-Daten, die in den Jahren 2002 bis 2007 erfasst wurden, haben die Wissenschaftler nun festgestellt, dass 17 Prozent der Sterne von Planeten etwa mit der Masse des Jupiters umkreist werden, etwa jeder zweite Stern (52 Prozent) von Neptun-ähnlichen Planeten und rund 62 Prozent von "Supererden", also Planeten mit der fünf bis zehnfachen Masse der Erde.

Mithilfe der Gravitationslinsen lassen sich laut Donatowicz erstmals auch "frei schwebende Planeten" nachweisen. Dabei handelt es sich um Himmelskörper, die nur sehr schwach oder überhaupt nicht an ein Zentralgestirn gebunden sind. "Den Berechnungen zufolge gibt es in der Milchstraße rund doppelt so viele herrenlose Planeten wie Sterne", so die Astronomin.

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