Exoplaneten — Ein Leitfaden für Beobachter

Ein Exoplanet — kurz für „extrasolarer Planet" — ist ein Planet, der einen anderen Stern als die Sonne umkreist. Den größten Teil der Menschheitsgeschichte hindurch kannten wir nur acht Planeten — die Welten unseres eigenen Sonnensystems. Heute liegt die Zahl bei über 5.800 bestätigten, und sie steigt jeden Monat weiter.

Diese Zahl ist selbst eine wilde Untertreibung. Das Kepler-Weltraumteleskop der NASA — eine Planetenjagd-Mission, die von 2009 bis 2018 ein einzelnes Stück der Milchstraße fixierte und etwa 150.000 Sterne auf das periodische Verdunkeln durch transitierende Planeten hin beobachtete — lieferte genug Statistik, um zu zeigen, dass praktisch jeder Stern in der Galaxis mindestens einen Planeten beherbergt, und dass kleine Gesteinswelten häufiger sind als Gasriesen. Die Milchstraße enthält einige hundert Milliarden Sterne. Die Konsequenz: Planeten sind keine seltenen kosmischen Zufälle — sie sind die Regel.

Keine dieser Welten lässt sich in einem Amateurteleskop (oder selbst den meisten professionellen) als Scheibe sehen. Fast jeder bestätigte Exoplanet wurde indirekt entdeckt — über winzige Effekte, die er auf das Licht seines Wirtssterns hat. Die Wirtssterne selbst sind jedoch sehr wohl in Reichweite. Manche sind hell genug, um sie in einer dunklen Nacht mit bloßem Auge zu erkennen.

Jahrhundertelang war die Existenz anderer Planeten eine philosophische Frage. Die ersten bestätigten Nachweise kamen erst in den 1990er Jahren — und in einer Reihenfolge, die niemand erwartet hatte.

Ein Planet ist millionen- oder milliardenfach lichtschwächer als sein Stern und sitzt mitten in dessen Glanz. Fünf Techniken haben fast jeden bestätigten Nachweis hervorgebracht.

Die Planeten selbst sieht man nicht, aber ihre Sonnen sieht man absolut. Ein Teleskop auf einen Stern zu richten, von dem man weiß, dass er andere Welten beherbergt, ist ein kleines, leises Vergnügen, dem nichts anderes beim Beobachten gleichkommt.

Helle Wirte — mit bloßem Auge oder Fernglas

• Pollux (Beta Geminorum) — mag 1,1, Zwillinge. Ein orangefarbener Riese, leicht mit bloßem Auge sichtbar. Pollux b ist ein Planet der Jupiterklasse auf einer 1,6-Jahres-Bahn, 2006 per Radialgeschwindigkeit entdeckt.
• Tau Ceti — mag 3,5, Walfisch. Der nächste einzelne sonnenähnliche Stern, nur 11,9 Lichtjahre entfernt. Mehrere Super-Erde-Kandidaten wurden gemeldet, zwei davon möglicherweise in der habitablen Zone. Aus gutem Grund seit Langem ein Klassiker der Science-Fiction.
• Epsilon Eridani (Ran) — mag 3,7, Eridanus. Ein junger K-Zwerg in 10,5 Lichtjahren Entfernung mit einem bekannten Planeten von Jupitermasse und mindestens zwei Trümmergürteln — ein System, das unserem eigenen Sonnensystem in seiner Jugend wahrscheinlich ähnelt.
• Upsilon Andromedae (Titawin) — mag 4,1, Andromeda. 1999 wurde dies der erste sonnenähnliche Stern, bei dem mehrere Planeten bestätigt wurden. Mindestens vier sind heute bekannt.
• 51 Pegasi (Helvetios) — mag 5,5, Pegasus. Der berühmteste Name in der Exoplaneten-Geschichte — der erste gewöhnliche Stern, bei dem je ein Planet bestätigt wurde (1995). Unter dunklem Himmel mit bloßem Auge sichtbar und von überall ein bequemes Fernglasziel.

Schwache Wirte — die Rote-Zwerg-Teleskopziele

Die meisten Planeten der Galaxis umkreisen M-Zwerge — kleine, kühle, zahlreiche rote Sterne. Einzeln sind sie lichtschwach, aber die nächstgelegenen liegen in Reichweite jedes anständigen Teleskops.

Die größte Überraschung der Exoplaneten-Ära ist, wie ungewohnt die meisten dieser Welten sind. Das Sonnensystem ist, wie sich herausstellt, keine repräsentative Stichprobe.

• Heiße Jupiter — Gasriesen von Jupitergröße oder größer, die ihren Stern enger umkreisen als Merkur die Sonne. Oberflächentemperaturen von 1.000 bis 3.000 K. Sie sind leicht zu entdecken und waren die erste Art von Planet, die um einen sonnenähnlichen Stern gefunden wurde — 51 Pegasi b ist der Prototyp.
• Super-Erden und Mini-Neptune — Die häufigsten Planetentypen in der Galaxis. Super-Erden sind Gesteinswelten mit dem 1–2-fachen Erdradius; Mini-Neptune sind etwas größer (2–4-fach) mit dicken Gashüllen. Nichts dergleichen existiert in unserem eigenen Sonnensystem — die Lücke zwischen Erde und Neptun ist eine Eigenheit des Planetensystems der Sonne, kein universelles Muster.
• Ultra-kurzperiodische Planeten — Welten, deren ganzes Jahr nur wenige Stunden dauert. Manche sind ihren Sternen so nah, dass die Oberfläche geschmolzenes Gestein ist und die Atmosphäre, falls überhaupt vorhanden, aus Gesteinsdampf besteht.
• Vagabundierende Planeten — Frei schwebende Welten, die ohne Wirtsstern durch den interstellaren Raum treiben. Mikrolinsen-Übersichten legen nahe, dass sie ebenso zahlreich sein könnten wie die Sterne selbst — eine gewaltige, dunkle, verstreute Population.
• Erdanaloga — Der Heilige Gral. Ungefähr erdgroß, ungefähr erdmasse-schwer, in der habitablen Zone eines langlebigen Sterns kreisend. Wir haben eine Handvoll plausibler Kandidaten — Proxima b, die inneren TRAPPIST-1-Welten, mehrere Tau-Ceti-Kandidaten — aber noch keinen festen Zwilling.

Die habitable Zone ist das Band von Bahnabständen um einen Stern, in dem ein Gesteinsplanet mit der richtigen Art von Atmosphäre plausibel flüssiges Wasser an seiner Oberfläche halten könnte. Zu nah, und die Ozeane verdampfen; zu fern, und sie gefrieren.

Für die Sonne reicht die Zone etwa von innerhalb der Erdbahn bis hinter Mars. Für einen kühlen Roten Zwerg wie Proxima Centauri liegt sie viel weiter innen — bei wenigen Prozent der Entfernung Erde–Sonne. Deshalb ist Proxima b mit seiner 11-Tage-Bahn dennoch ein Kandidat für die habitable Zone: Sein Stern ist weit kühler als unserer.

Die Zahl der bestätigten Planeten in der habitablen Zone — sichtbar oben im Exoplaneten-Katalog — ist eine der am genauesten beobachteten Zahlen des Felds.

Nightbase spiegelt das vollständige NASA Exoplanet Archive: jeden bestätigten Exoplaneten, seinen Wirtsstern, seine Entdeckungsmethode, seine Bahn und seine gemessenen Eigenschaften.