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Astronomie: Forscher entdecken 18 erdgroße Exoplaneten

Über 4.000 Planeten außerhalb unseres Sonnensystem sind inzwischen bekannt. Die meisten sind Gasriesen wie Jupiter oder Neptun. Mit einer verbesserten Suchmethode haben deutsche Forscher Daten des Weltraumteleskops Kepler erneut durchsucht und mehrere kleine Exoplaneten gefunden.

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Weltraumteleskop Kepler (Symbolbild): Test an 517 Sternen mit Planeten
Weltraumteleskop Kepler (Symbolbild): Test an 517 Sternen mit Planeten (Bild: Nasa/Ames/JPL-Caltech)

Exoplaneten sind inzwischen viele bekannt. Die meisten davon sind jedoch deutlich größer als die Erde, kleine Exoplaneten hingegen sind selten. Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) haben mehrere erdgroße Exoplaneten entdeckt.

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Die MPS-Forscher um René Heller haben die Methode, mit der die Daten von Weltraumteleskopen wie Kepler nach Exoplaneten durchsucht werden, verfeinert. Damit fanden sie in den Kepler-Daten 18 bislang unentdeckte Planeten der Kategorie erdgroßer Planeten. Der größte ist etwas mehr als doppelt so groß wie die Erde, der kleinste um ein knappes Drittel kleiner.

Bei der Transit-Methode werden Schwankungen der Helligkeit des Sternenlichts untersucht, die vom Transit eines Exoplaneten herrühren. Über 4.000 Planeten wurden inzwischen auf diese Art und Weise entdeckt. Fast alle - rund 96 Prozent - sind jedoch viel größer als die Erde. Für die kleinen Exoplaneten waren die Suchalgorithmen nicht empfindlich genug.

Diese suchten nach sprunghaften Helligkeitsabfällen, sagt Heller. Die Schwankungen seien jedoch fließend. "In Wirklichkeit erscheinen Sterne am Rand etwas dunkler als in der Mitte. Wenn ein Planet vor einem Stern entlangzieht, blockiert er anfangs weniger Sternlicht. Erst zur Mitte des Transits erscheint der Stern am dunkelsten. Danach wird er wieder graduell heller."

  • Der neue Ansatz in der Transit-Methode (Bild: Nasa/SDO (Sonne), MPS/René Heller)
  • Größenvergleich der 18 neu entdeckten Planeten mit der Erde  und dem Neptun (Bild: Nasa/JPL (Neptun), Nasa/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring (Erde), MPS/René Heller)
Der neue Ansatz in der Transit-Methode (Bild: Nasa/SDO (Sonne), MPS/René Heller)

Durch den realistischeren Helligkeitsverlauf konnten die MPS-Wissenschaftler die Empfindlichkeit der Transit-Methode deutlich verbessern, so dass sie die kleineren Planeten ausfindig machen konnten. Bei einem großen Exoplaneten sind feine Schwankungen nicht relevant, da dieser den Stern stark genug verdunkelt. Bei kleinen Planeten ist der Helligkeitsabfall jedoch so gering, dass er von den natürlichen Helligkeitsschwankungen des Sterns oder dem Rauschen des Messinstrumentes oft kaum zu unterscheiden ist.

Die Forscher testeten die verbesserte Transit-Methode an bereits bearbeiteten Daten aus der zweiten Phase der Kepler-Mission - an 517 Sternen, bei denen bereits mindestens ein Planet gefunden wurde. Mit ihrer Methode konnten sie neben den bekannten Planeten 18 weitere nachweisen.

"In den meisten der von uns untersuchten Planetensysteme sind die jetzt gefundenen Planeten die kleinsten", sagt MPS-Mitarbeiter Kai Rodenbeck. Ihre Umlaufbahnen sind meistens näher am jeweiligen Stern als die der vorher bekannten Planeten. Entsprechend ist es dort recht warm: Fast alle weisen Oberflächentemperaturen von weit über 100 Grad Celsius auf, manche sogar bis zu 1.000 Grad. Ein Planet umkreist jedoch seinen Stern in der habitablen Zone. Das bedeutet, auf seiner Oberfläche herrschen Temperaturen, die das Vorkommen von flüssigem Wasser ermöglichen. Das gilt als Voraussetzung für die Entwicklung von Leben.

"Unser neuer Algorithmus trägt dazu bei, ein realistischeres Bild von der Exoplaneten-Population im Weltall zu gewinnen", sagt Michael Hippke von der Sternwarte Sonneberg, der an dem Projekt mitgearbeitet hat. "Vor allem für die Suche nach erdähnlichen Planeten bedeutet unsere neue Methode einen maßgeblichen  Fortschritt."

Die Forscher stellen ihre Ergebnisse in zwei Aufsätzen in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics (Transit least-squares survey 1 und Transit least-squares survey 2) vor.

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Copper 23. Mai 2019

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