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Ross 128: Etwas größer als die Erde und nicht weit weg

Ross 128 ist ein echter Stern, den es nicht nur in Computerspielen gibt. Jetzt wurde dort ein Planet entdeckt. Golem.de erzählt, wie der Stern zu seinem Namen kam, wie viel Arbeit hinter der Entdeckung steht und wie wenig wir trotzdem über den Planeten wissen.

Artikel veröffentlicht am ,
Die Darstellung des Planetensystems von Ross 128 im Spieleklassiker Elite II war nicht ganz korrekt.
Die Darstellung des Planetensystems von Ross 128 im Spieleklassiker Elite II war nicht ganz korrekt. (Bild: Frontier: Elite II (Screenshot, bearbeitet von Golem.de))

Mit der Erfindung der Fotografie konnten Astronomen erstmals die Position von Sternen vermessen, ohne dafür gezielt einen Stern am Nachthimmel aussuchen zu müssen. Eine Fotoplatte enthält die Position Hunderter Sterne, die dann jederzeit vermessen werden kann. Beim Vergleich der Platten über mehrere Jahre stellten Astronomen bald fest, dass einige der sogenannten Fixsterne keineswegs stillstehen. Sie bewegen sie vor dem Hintergrund der restlichen Sterne.

Inhalt:
  1. Ross 128: Etwas größer als die Erde und nicht weit weg
  2. Auch jahrelange Beobachtungen bringen wenig Wissen über den Planeten

Frank Elmore Ross hat einen der ersten Kataloge dieser Sterne erstellt. Der Stern mit dem Eintrag Nummer 128 befindet sich mit nur elf Lichtjahren Entfernung sehr nah an der Sonne. Nach der Auswertung von über zehn Jahren Beobachtungsdaten haben Astronomen dort jetzt einen Planeten entdeckt, der wohl nur etwas schwerer als die Erde ist und möglicherweise lebensfreundliche Temperaturen hat. Aber bis zu dieser Entdeckung war viel Arbeit nötig.

Mit einer Eigenbewegung von 1,36 Bogensekunden pro Jahr braucht Ross 128 zwar rund 1.300 Jahre, um sich am Himmel um einen Monddurchmesser zu bewegen, aber die Bewegung ist schon nach wenigen Jahren auffällig. Spätere Messungen ergaben, dass er mit einer Entfernung von 3,38 Parsec der dreizehntnächste Stern an der Sonne ist. Schon das alleine macht den kleinen Roten Zwerg für Astronomen interessant und zu einem regelmäßigen Beobachtungsobjekt.

Winzige Änderungen im Spektrum verraten Planeten

Der Aufwand für die Entdeckung des Planeten war dabei viel größer als der Aufwand für die Entdeckung der Bewegung von Ross 128 am Himmel. Dabei kam die inzwischen bewährte Methode der Radialgeschwindigkeiten zum Einsatz. Weil die effektive Masse des Planeten von 1,3 Erdmassen auch eine Anziehungskraft auf den 43.000mal so schweren Stern ausübt, bewegt sich auch der Stern bei jeder Umkreisung des Planeten. Wenn der Planet sich auf der uns zugewandten Seite des Sterns befindet, bewegt sich der Stern mit etwa 5 km/h auf uns zu, ist sein Begleiter auf der anderen Seite unterwegs, bewegt sich Ross 128 genauso schnell von uns weg.

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Durch den optischen Dopplereffekt verschiebt sich die Wellenlänge des vom Stern ausgesandten Lichts ein wenig ins Rote, wenn er sich von uns wegbewegt. Um diese winzigen Änderungen mit dem HARPS-Instrument zu messen, wird das Licht des Sterns mit einem Teleskop auf einer Glasfaser gebündelt. Das Licht wird dann in einem Spektrografen mit einem optischen Gitter in die Wellenlängen seiner Photonen aufgespalten. Danach wird es noch einmal feiner aufgespalten und ausgewertet. Zur Auswertung wird das Licht des Sterns mit dem konstanten Spektrum einer Thoriumlampe am Boden verglichen.

Hochempfindliche Geräte auf einem ständig rotierenden Planeten

Um Messfehler durch das Instrument zu reduzieren, befindet sich der Spektrograf dabei in einer Hochvakuumkammer, in der nur noch ein Milliardstel des irdischen Luftdrucks herrscht, und bei einer Temperatur gehalten, die möglichst auf ein hundertstel Grad Celsius konstant bleibt. Selbst so entspricht der statistische Messfehler des Instruments noch etwa 3,5 km/h in der Radialgeschwindigkeit. Deswegen sind viele Messungen nötig, um statistisch auswertbare Daten für die Radialgeschwindigkeit zu erhalten.

Das Messinstrument ist aber nur eines der Probleme. Wie unsere Sonne ist der Stern aktiv, mit Sonnenflecken, Flares und Bewegungen der Sternoberfläche, außerdem rotiert er. Durch die Rotation des Sterns bewegt sich eine Seite des Sterns immer auf uns zu und die andere von uns weg. Damit wird das Licht von diesen Seiten aber auch ins Blaue oder Rote verschoben. Wenn sich jetzt ein Fleck auf dem Stern befindet, fehlt zunächst ein Teil des blauverschobenen Lichts, wenn der Fleck sichtbar wird, und später ein Teil des rotverschobenen Lichts, wenn er auf der Seite des Sterns ist, die sich von uns wegdreht.

Die Astronomen mussten also zunächst den Stern vermessen und mit Sternen ähnlicher Eigenschaften vergleichen, um einige Fehlerquellen ausschließen zu können. Die beschriebenen und andere Prozesse können falsche Entdeckungen provozieren, zumal sich das Messinstrument selbst auf einem sich drehenden Planeten befindet, der einen Stern umkreist. Jede dieser Bewegungen taucht deutlich in der Verschiebung des Spektrums auf und muss berücksichtigt werden.

Auch jahrelange Beobachtungen bringen wenig Wissen über den Planeten 
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ML82 19. Nov 2017

berücksichtige die heute mögliche fortbewgungsgeschwindigkeit für menschen, und du...

Frank... 18. Nov 2017

Das war ein Aspekt auf den ich nicht eingegangen bin. Ross 128 ist zwar ein roter...

Plasma 17. Nov 2017

Dito. Artikel vom Herrn Frank lese ich regelmäßig bis zum Schluss durch, meistens...


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