Einem Forscher-Duo aus den USA gelingt ein großer Schritt in der Erforschung von Exoplaneten. Die Astronomen entwickeln ein Verfahren, mit dem sich die Masse von Planeten weit entfernter Sterne bestimmen lässt.

US-Astronomen haben eine Art Waage für die Planeten ferner Sterne entwickelt. Die Methode von Julien de Wit und Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) ermittelt die Masse solcher Exoplaneten aus bestimmten Eigenschaften ihrer Atmosphären. Das Verfahren liefert dieselben Ergebnisse wie die bislang wichtigste, aber nicht immer anwendbare Standardmethode, wie die Forscher im US-Fachblatt "Science" berichten.

Mehr als 1000 Planeten ferner Sterne, sogenannte extrasolare Planeten oder auch Exoplaneten, sind bis her entdeckt worden. Die Masse gehört zu ihren wichtigsten Eigenschaften, denn sie kann über den Charakter und insbesondere die mögliche Bewohnbarkeit der Himmelskörper Aufschluss geben. Die Masse lässt sich etwa daraus ermitteln, wie stark ein Planet mittels seiner Schwerkraft während einer Umkreisung an seinem Heimatstern rüttelt und diesen damit leicht zum Schwanken bringt.

Alte Methode für viele Exoplanten ungeeignet

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Wissen 13.08.09

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Tatsächlich sind die meisten Exoplaneten sogar auf diese Weise entdeckt worden - sie verrieten sich durch das rhythmische Rütteln an ihrem Heimatstern. Diese sogenannte Radialgeschwindigkeitsmethode liefert das Verhältnis von Planeten- zu Sternmasse. Sie funktioniert umso schlechter, je kleiner ein Planet ist und je weiter er von seinem Heimatstern entfernt ist. Dennoch ist sie bislang das wichtigste Werkzeug zur Bestimmung der Planetenmasse.

Zahlreiche Exoplaneten sind inzwischen entdeckt worden, weil sie während ihres Umlaufs regelmäßig von der Erde aus gesehen vor ihrem Heimatstern vorbeiziehen und ihn dabei leicht abdunkeln. Diese Mini-Sternenfinsternis, ein sogenannter Transit, lässt sich mit Spezialinstrumenten wie dem mittlerweile defekten US-Weltraumteleskop "Kepler" detailliert vermessen. Oft sind diese Daten so gut, dass sie sogar Informationen liefern zur Atmosphäre des Exoplaneten, die während des Transits von seinem Heimatstern durchleuchtet wird.

De Wit und Saeger nutzten eine mathematische Beziehung, die die Wirkung von Schwerkraft, Temperatur und Dichte auf das Höhenprofil des Atmosphärendrucks beschreibt. Temperatur, Dichte und Druckprofil lassen sich prinzipiell aus einem Transit bestimmen. Somit können Forscher daraus die Schwerkraft des Planeten ermitteln - und damit seine Masse.

Die MIT-Forscher testeten ihre Methode an einem Exoplaneten mit der Katalognummer HD 189733b, dessen Masse aus Messungen der Radialgeschwindigkeit auf rund fünf Prozent genau bekannt ist. Tatsächlich lieferte die neue Planetenwaage einen übereinstimmenden Wert von 1.15 Jupiter-Massen für den 63 Lichtjahre entfernten Planeten.