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Wie man Planeten mit der Transit-Methode nachweist

Von DBH

Um Planeten im Orbit ferner Fixsterne zu entdecken, gibt es verschiedene Methoden. Die mit Abstand meisten Exoplaneten (rund 75 Prozent) wurden mit der sogenannten Transitmethode entdeckt. Dabei wird die Helligkeitsschwankung eines Sterns gemessen, der von einem oder mehreren Exoplaneten umrundet wird. Zieht der Planet vor dem Stern vorbei, kommt es für die Dauer des Vorüberziehens zu einer »Sternfinsternis«, d. h. die Helligkeit des Sterns geht geringfügig zurück, je nach dem Größenverhältnis zwischen Stern und Planet. Von der Entdeckung eines Exoplaneten spricht man aber erst dann, wenn der gleiche Verfinsterungseffekt in gleichem Zeitabstand mindestens noch zwei weitere Male beobachtet werden konnte.

Die Voraussetzung für einen Verfinsterungseffekt besteht natürlich darin, dass die Bahnebene des gesuchten Planeten in der Blickrichtung des Beobachters zum Stern liegt. Da die Orientierungen von Exoplanetenbahnen zufällig verteilt sind, ist die Wahrscheinlichkeit für einen beobachtbaren Transit bei einem willkürlich ausgewählten Stern mit weniger als einem Prozent recht gering. Dennoch wurden mittels der Transitmethode Tausende Exoplaneten entdeckt. Findet man hingegen keine Helligkeitsschwankungen, besagt dies noch nicht, dass der Stern über keine Planeten verfügt. Je genauer man die Form der Lichtkurve während des Transits erfasst, desto mehr Aussagen über den Exoplaneten lassen sich daraus ableiten, so z. B. Umlaufzeit, Bahnneigung, Durchmesser und Dichte. Unter Mitwirkung spektroskopischer Methoden können sogar Angaben über die chemische Zusammensetzung einer gegebenenfalls vorhandenen Planetenatmosphäre abgeleitet werden. Beim Transit verursacht die Atmosphäre nämlich zusätzliche sogenannten Absorptionslinien im Spektrum des Sterns, die außerhalb des Transits fehlen. Da die von der Atmosphäre des Planeten bedeckte Fläche aber selbst bei sehr großen Exoplaneten höchstens ein hundertstel Prozent der Gesamtfläche des Sterns ausmacht, ist die Stärke der Linien entsprechend gering, was ihren Nachweis extrem schwierig macht. Bei Planeten von Erdgröße wird dies daher erst unter Einsatz neuer technischer Hilfsmittel gelingen. Dennoch ist die Fülle der bei einem Transit ableitbaren Informationen verblüffend, wenn man bedenkt, dass man letztlich von dem Kandidaten nichts als die Lichtkurve misst, die er hervorruft. DBH