Sonntag, 19. Juli 2009

Die Jagd nach Planeten

Vor knapp 15 Jahren noch durften ernstzunehmende Wissenschaftler behaupten, dass es ausserhalb unseres eigenen Sonnensystems keine Planeten gäbe. Kaum war dieser Artikel in einer renommierten astronomischen Zeitschrift erschienen, da entdeckte 1995 der Schweizer Astronom Michel Mayor den ersten extrasolaren Planeten im Sternbild des Pegasus, etwa 40 Lichtjahre von uns entfernt. Seitdem ist die Jagd auf die sog Exo-Planeten eröffnet. Astronomen und Hobby-Sterngucker richten ihre Fernrohre auf alle Gegenden unserer Milchstrasse aus und werden fündig. Rund 350 extrasolare Planeten wurden bis heute gefunden und es werden ständig mehr. Nun kippt die Meinung der Astrophysiker und Astronomen. Nicht wenige glauben jetzt, dass jeder Stern von Planeten umgeben ist, womit man auf viele hundert Milliarden käme.


Aber soweit sind wir noch nicht. Der Nachweis von Planeten um fremde Sterne ist schwierig. Der helle Zentralstern überstrahlt den verhältnismässig eng umkreisenden dunklen Planeten, sodass dieser nicht direkt mit dem Fernrohr beobachtet werden kann. Deshalb ist man in der Regel auf indirekte Methoden der Observation angewiesen, wovon es im wesentlichen zwei gibt. Falls die Umlaufbahn des Planeten so liegt, dass er aus Sicht der Erde genau vor seinem Stern vorbei zieht, erzeugen diese Bedeckungen periodische Absenkungen in der Helligkeit des Sterns, die sich photometrisch nachweisen lassen (Transitmethode). Bei der Methode der Radialgeschwindigkeit nutzt man aus, dass Stern und Planet unter dem Einfluss der Gravitation um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Der Planet bringt den Stern durch seine Anziehungskraft (scheinbar) etwas zum "Torkeln", was zu Frequenzverschiebungen im Lichtspektrum führt, woraus man Masse und Umlaufgeschwindigkeit des Planeten über die Dopplerverschiebung berechnen kann. Im ersten Fall misst man also die zeitweise Verdunklung des Zentralgestirns, im zweiten Fall seine Taumelbewegungen.


Unter den bisher entdeckten Planeten ist keiner, der unserer Erde gleicht. Die allermeisten sind keine Gesteinsplaneten sondern Gasplaneten wie der Jupiter und damit 3-500 mal massereicher als die Erde. Wegen der Nähe zu ihrem Stern sind diese jupiterähnlichen Planeten sehr heiss, denn sie umkreisen diesen in wenigen Stunden bis Tagen. Sie wären also - zumindest für Menschen unserer Bauart - nicht bewohnbar. Deshalb richtet sich die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler zunehmend darauf, Planeten zu finden, die mit unserer Erde vergleichbar sind. Dazu müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. Zuallererst sollte es sich um Gesteinsplaneten handeln, deren Massen in etwa mit unserer Erde vergleichbar sind. Zum anderen sollte sich dieser Planet in der "habitablen Zone" seines Heimatsterns befinden, also in einer Zone gemässigter Temperatur, in der Wasser in flüssiger Form vorliegt. Letzteres hängt vom Typus des Zentralsterns ab, aber auch vom Abstand zwischen Stern und Planet. Schliesslich sollte der Planet seinen Stern langsam, etwa in einem Jahr umrunden.

Zum Aufspüren erdähnlicher Planeten, "Erdzwillinge" genannt, hat die amerikanische Weltraumbehörde NASA im März 2009 den Satelliten "Kepler" ins All geschickt. Er trägt ein Spezialteleskop, das in der Milchstrasse nach Doppelgängern unserer Erde Ausschau halten soll. Es ist auf eine sternreiche Gegend von ca. 20 Vollmonddurchmessern in den beiden Sternbildern Schwan und Leier ausgerichtet, wo es über drei Jahre lang etwa 100.000 Sterne unter die Lupe nehmen soll. Sie werden alle halbe Stunde fotografiert und auf Verdunklungen bzw. Torkelbewegungen hin analysiert. Viele Planeten werden unentdeckt bleiben, denn 99.5 Prozent von ihnen ziehen ausserhalb der Sichtlinie an ihren Mutterstern vorbei, sodass Kepler keine Verdunklung feststellen kann. Als entdeckt gilt ein Planet erst, wenn das Observatorium ihn dreimal registriert hat. Nur dann können die Astronomen sicher sein, dass sich die Verdunklung streng periodisch wiederholt und das "kosmische Blinklicht" nicht vom zufälligen Flackern eines Sterns herrührt. Ein erhebliches Messproblem ergibt sich dadurch, dass die Transitphase zumeist nur wenige Stunden andauert.


Wieviele habitable Exoplaneten den Forschern ins Netz gehen werden, hängt von ihrer Häufigkeit ab. Da diese noch unbekannt ist, sind die Astronomen auf Schätzungen angewiesen. Sollten solche Planeten häufig sein, so könnte Kepler Dutzende von ihnen entdecken. Sind sie hingegen selten, so ist auch ein negativer Befund denkbar. Klar ist, dass das Weltraumteleskop die Kenntnis der Verteilung der verschiedenen Planeten in der Milchstrasse auf eine solidere statistische Basis stellen wird. Nach gut drei Jahren ist die Kepler-Mission beendet, weil danach der Satellit aus navigatorischen Gründen in den Weltraum entschwindet.


Ganz aufregend wird es, wenn Kepler tatsächlich einen oder mehrere erdähnliche Planeten aufspüren sollte. Dann stellt sich eine weitere, noch spannendere Frage: gibt es Leben auf diesen Erdzwillingen? Da ein direkter Nachweis unmöglich ist, wäre man auch hier auf indirekte Methoden angewiesen. So wird angenommem, dass bestimmte Molekülverbindungen nur durch "Leben" dauerhaft erzeugt werden können. Die Verbindungen Ozon und Methan gelten als solche "Biomarker". Würde man zum Beispiel im Absorptionsspektrum eines fernen Planeten diese Moleküle finden, dann wäre das ein starkes Indiz für Leben.


Es gibt aber auch Überlegungen zu sehr exotischen Lebensformen, die insbesondere von Schriftstellern des Science Fiction gepflegt werden. Ihnen ist unser Beharren auf Kohlenstoff als Lebensgerüst längst ein Dorn im Auge und deshalb fordern sie:


"Nieder mit dem Kohlenstoff-Chauvinismus".

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