Das Internationale Astronomiejahr 2009 ist für die extrasolare Planetenforschung von weiteren erfolgreichen Meilensteinen geprägt. In den zentralen Bereichen setzt sich der positive Trend erwartungsgemäß fort. Die Entdeckung extrasolarer Planeten, die physikalische Beschreibung bekannter Planetensysteme, die technologische Ausstattung mit weiterentwickelten Instrumenten und frische Teams haben auch in 2009 neue Maßstäbe gesetzt.
Planetenentdeckungen in 2009
Mit 79 zunächst überprüften Planeten und neun bisher unbestätigten Planeten toppen die Planetenjäger 2009 ihre bisherigen Entdeckungsraten. Gegenüber dem bisher erfolgreichsten Jahr 2008 mit ca. 62 Exoplaneten (
planeten.ch berichtete) fahren die Wissenschaftler dieses Jahr eine noch einmal ca. 26 Prozent höhere Ernte ein. Unter den Planeten des Jahres 2009 befinden sich nach wie vor viele sternnahe Gasriesen, aber der Trend zu kleineren Planetenmassen und Begleitern mit langen Umlaufdauern ist ungebrochen.
Nach wie vor dominieren die erdgebundenen Projekte, die sich auf die Messung kleinster Doppler-Effekte in den Sternspektren stützen, die durch den gravitativen Zug planetarer Begleiter an den beobachteten Sternen entstehen. Auch im Jahr 2009 bewährte sich der hochpräzise Échelle-Spektrograph High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS), der vom Schweizer Team um Michel Mayor am ESO La Silla 3.6-m Telescope in Chile eingesetzt wird. Im Oktober wurden der Öffentlichkeit anlässlich der ersten fünf Betriebsjahre von HARPS
dreissig neue Planeten zugänglich gemacht.
Auch die Kombination verschiedener Methoden zur Entdeckung und Charakterisierung der fernen Welten hat sich bewährt. Die
photometrische Transitmessung, die nach Anzeichen einer vorübergehenden, periodischen Abdunklung im Licht der Zielsterne sucht, schließt zu der bislang erfolgreichsten Methode, der Messung der Radialgeschwindigkeitsschwankungen in Sternspektren, auf. Beide Methoden ergänzen sich bei der Bestätigung von Transitplaneten mittlerweile professionell. Die Transitmessungen erlauben über den Helligkeitsabfall die Bestimmung des Planetenradius und die nachgeschalteten Radialgeschwindigkeitsmessungen ermitteln die Masseuntergrenzen dieser Begleiter. Aus der Kombination beider Werte können dann Aussagen über die physikalischen Werte wie Dichte und Zusammensetzung dieser Planetenkandidaten abgeleitet werden.
Im Jahr 2009 waren auch die Forscher wieder erfolgreich, die sich auf
gravitationelle Mikrolinsenereignisse spezialisiert haben (
MOA-2008-BLG-310-L b) und auch die
direkte Abbildung von Exoplaneten macht weitere Fortschritte. Im Dezember wurde um
GJ 758 mit dem neuen Instrument HiCIAO am Subaru-Teleskop auf dem Mauna-Kea ein Begleiter aufgenommen, der im Abstand des Neptun um seinen Zentralstern kreist. Die Massewerte sind allerdings noch nicht präzise eingegrenzt und bewegen sich mit 10 - 40 Jupitermassen zwischen einem massereichen Planeten und einem Braunen Zwerg.
Bereits im Mai weckte die Entdeckung eines Planeten durch die
astrometrische Vermessung der Bahn seines Zentralsterns am Himmel zunächst die Hoffnung, die älteste Methode der Exoplanetensuche endlich zum Erfolg zu führen. Geringfügige Positionsänderungen von der langfristigen Spur des Sterns deuten dabei auf Störungen hin, die durch die Schwerkraft eines unsichtbaren Begleiters verursacht werden. Der Exoplanet
VB-10 b gilt jüngst aber wieder als unsicherer Kandidat. Nicht zuletzt wurden im November und Dezember zwei Planeten bekannt, die durch geringfügige Abweichungen in den gegenseitigen Bedeckungen der engen Doppelsterne entdeckt wurden, um die sie kreisen (
QS Vir b und
DP Leo b).
Planetensuchmaschinen CoRoT und Kepler im Einsatz
Mit dem Start der NASA-Sonde Kepler im März 2009 verfügen die Planetenjäger neben CoRoT nun über ein zweites leistungsfähiges Weltraumteleskop, das nach Transits extrasolarer Planeten vor ihrem Stern Ausschau hält. Die französisch/europäische Mission CoRoT hat bereits sieben Planeten auf dem Konto, ihre Mission wurde im Oktober durch die CNES und ihre Partner um drei Jahre bis zum 31.03.2013 verlängert. Die Kepler-Teams werden am 04.01.2010 auf der
215. Tagung der American Astronomical Society (AAS) erste Daten zu ihren Funden veröffentlichen. Beide Missionen sind in der Lage, erdähnliche Welten um ihre fernen Zentralsterne zu beobachten. Gleichwohl sind CoRoT und Kepler auf aufwändige sogenannte "follow-ups" bodengebundener Teams angewiesen, die mit ihren Dopplermessungen die entscheidenden Massewerte liefern, um die Transitereignisse der Weltraumteleskope als Planetenkandidaten bestätigen zu können.
Das Jahr der Super-Erden
Eine Super-Erde ist ein terrestrischer Planet (ein "Felsplanet") im Massebereich zwischen den solaren Planeten Erde und Neptun. Die oberen und unteren Massegrenzen für diese Klassifikation sind nicht eindeutig festgelegt. Eine Super-Erde muss massereicher sein als die Erde (ca. 0.0031 Jupitermassen) und masseärmer als der nächstschwere solare Planet Neptun mit ca. 17 Erdmassen (ca. 0.0539 Jupitermassen). Manche Astronomen verengen dieses Regime der Super-Erden auf einen Bereich zwischen 5 und 10 bzw. 14 Erdmassen (resp. ca. 0.0157, 0.0315, 0.0440 Jupitermassen). Damit werden Puffer geschaffen, die nach unten einen Spielraum zu noch erdähnlichen Planeten lassen. Schwere Planetenkerne ab 10 Erdmassen beginnen nach der Theorie damit, während ihrer Entstehung grosse Mengen von Gas an sich zu binden, so dass sie zu riesigen Gasplaneten anwachsen können.
Die meisten der bisher bekannten Super-Erden umkreisen ihren Stern auf engen Bahnen und sind somit superheiss. Angesichts der unbekannten Migrationsgeschichte dieser extrasolaren Planetensysteme ist es unklar, ob es sich dabei in den Grenzbereichen um wirkliche terrestrische Felsplaneten oder um neptunartige Planeten handelt, denen aufgrund der Nähe zu ihrem Zentralstern die Atmosphäre abhanden gekommen ist.
Im Jahr 2009 sind nun insgesamt 30 solche Super-Erden bekannt. Von den bisher bekannten Super-Erden wurden 67 Prozent durch Teams um das Projekt Geneva Extrasolar Planet Search Programmes (GEPSP) unter Benutzung des Präzisionsspektrographen High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) am ESO La Silla 3.6-m Telescope in Chile entdeckt. Im Jahr 2009 wurden in diesem Masseregime allein zwölf Planetenkandidaten veröffentlicht, darunter sieben, die auf den Messwerten von HARPS beruhen.
Unter diesen Entdeckungen waren erstmals auch zwei Super-Erden, die mit der Transitmethode aufgespürt werden konnten. In Kombination mit anschliessenden Massebestimmungen von
CoRoT-7 b und
GJ 1214 b wurde erstmals für Planeten dieser Größe auch der geologische Aufbau eingrenzbar. CoRoT-7 b kommt mit seinen ca. 4.8 Erdmassen und einem ca. 1.7-fachen Durchmesser der Erde (
planeten.ch berichtete) auf eine erdähnliche Dichte von 5.6 g/cm^3. Die Super-Erde GJ 1214 b wurde im Dezember durch das
Projekt MEarth um
David Charbonneau bekanntgegeben. Mit ca. 6.5 Erdmassen und ca. 2.7 Erdradien liegt die Dichte dieses Planeten weit unter jener, die man für einen Felsplaneten erwartet. Zu seinem Aufbau tragen also noch andere Bestandteile als ein fester Kern bei. Damit ist jetzt schon sicher, dass GJ 1214 b eher
ein Sub-Neptun und keine Super-Erde im Sinne eines terrestrischen Planeten ist.
Mit der "klassischen" Radialgeschwindigkeitsmessung veröffentlichte die
Gruppe um Michel Mayor im April schliesslich noch die bisher leichteste Super-Erde in dem bereits bekannten und vielbeachteten System von
Gl 581. Mit der Entdeckung dieses vierten Planeten im System haben sich aufgrund der Neugewichtung der HARPS-Daten auch die Umlaufzeiten und Abstände der bereits bekannten Planeten geändert. Die Spekulationen um "habitable" Super-Erden, die sich reflexartig anschlossen, vernachlässigen jedoch, dass die wahre Natur dieser Super-Erden erst mit den heute und in Zukunft verfügbaren Teleskopen weiter untersucht werden müssen, um solche gewagten Aussagen belegbar zu machen.
An dieser Stelle wünschen wir allen Lesern von planeten.ch ein gutes und erfolgreiches Jahr 2010 und bedanken uns an an dieser Stelle ausdrücklich bei allen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern für ihre unermüdliche Arbeit, durch die diese faszinierenden Entdeckungen erst möglich werden.
