Die Extrasolar Planets Encyclopedia zählte am 6. Mai 2011 548 bestätigte extrasolare Planeten, während die NASA Star and Exoplanet Database (wöchentlich aktualisiert) heute 535 meldete. Zum Beispiel gab es die 1.235 Kandidaten, die von der Kepler-Mission im Februar angekündigt wurden, darunter 54 im Mai in einer bewohnbaren Zone sein.
Welche Techniken werden angewendet, um diese Ergebnisse zu erzielen?
Pulsar Timing - Ein Pulsar ist ein Neutronenstern mit einem Polarstrahl, der ungefähr auf die Erde ausgerichtet ist. Während sich der Stern dreht und ein Strahl in die Sichtlinie der Erde gelangt, erkennen wir einen extrem regelmäßigen Lichtimpuls. In der Tat ist es so regelmäßig, dass ein leichtes Wackeln in der Bewegung des Sterns erkennbar ist, weil er Planeten besitzt.
Die ersten extrasolaren Planeten (dh Exoplaneten) wurden auf diese Weise gefunden, tatsächlich drei von ihnen, um den Pulsar PSR B1257 + 12 im Jahr 1992. Natürlich ist diese Technik nur nützlich, um Planeten um Pulsare zu finden, von denen keiner als bewohnbar angesehen werden kann - zumindest nach aktuellen Definitionen - und insgesamt wurden bisher nur 4 solcher Pulsarplaneten bestätigt.
Um nach Planeten um Hauptreihensterne zu suchen, haben wir…
Die Radialgeschwindigkeitsmethode - Dies ähnelt im Prinzip der Erkennung über Pulsar-Timing-Anomalien, bei denen ein Planet oder Planeten ihren Stern während ihrer Umlaufbahn hin und her verschieben, was zu winzigen Änderungen der Geschwindigkeit des Sterns relativ zur Erde führt. Diese Änderungen werden im Allgemeinen als Verschiebungen in den Spektrallinien eines Sterns gemessen, die über Doppler-Spektrometrie erfasst werden können, obwohl auch eine Erfassung durch Astrometrie (direkte Erfassung winziger Verschiebungen der Position eines Sterns am Himmel) möglich ist.
Bisher war die Radialgeschwindigkeitsmethode die produktivste Methode zur Erkennung von Exoplaneten (500 der 548), obwohl sie am häufigsten massive Planeten in engen Sternbahnen (dh heißen Jupitern) aufnimmt - und infolgedessen sind diese Planeten vorbei -repräsentiert in der aktuell bestätigten Exoplanetenpopulation. Auch isoliert ist die Methode nur bis zu etwa 160 Lichtjahren von der Erde entfernt wirksam - und gibt Ihnen nur die minimale Masse, nicht die Größe des Exoplaneten.
Um die Größe eines Planeten zu bestimmen, können Sie Folgendes verwenden:
Die Transitmethode - Die Transitmethode erkennt sowohl Exoplaneten als auch ihren Durchmesser - obwohl sie eine hohe Rate an falsch positiven Ergebnissen aufweist. Ein Stern mit einem durchgehenden Planeten, der sein Licht teilweise blockiert, ist per Definition ein variabler Stern. Es gibt jedoch viele verschiedene Gründe, warum ein Stern variabel sein kann - von denen viele keinen Transitplaneten betreffen.
Aus diesem Grund wird häufig die Radialgeschwindigkeitsmethode verwendet, um die Feststellung einer Transitmethode zu bestätigen. Obwohl 128 Planeten der Transitmethode zugeordnet sind, sind diese auch Teil der 500, die für die Radialgeschwindigkeitsmethode gezählt wurden. Die Radialgeschwindigkeitsmethode gibt Ihnen die Masse des Planeten an - und die Transitmethode gibt Ihnen seine Größe (Durchmesser) an - und mit diesen beiden Maßen können Sie die Dichte des Planeten ermitteln. Die Umlaufzeit des Planeten (nach beiden Methoden) gibt Ihnen auch die Entfernung des Exoplaneten von seinem Stern nach Keplers (das ist Johannes ') drittem Gesetz. Und so können wir feststellen, ob sich ein Planet in der bewohnbaren Zone eines Sterns befindet.
Unter Berücksichtigung winziger Variationen der Transitperiodizität (d. H. Regelmäßigkeit) und der Transitdauer ist es auch möglich, zusätzliche kleinere Planeten zu identifizieren (tatsächlich wurden 8 über diese Methode gefunden, oder 12, wenn Sie Pulsar-Timing-Erkennungen einbeziehen). Mit zunehmender Empfindlichkeit in der Zukunft kann es auch möglich sein, Exomoons auf diese Weise zu identifizieren.
Die Transitmethode kann auch eine spektroskopische Analyse der Atmosphäre eines Planeten ermöglichen. Ein wichtiges Ziel hierbei ist es also, ein Erdanalogon in einer bewohnbaren Zone zu finden, dann seine Atmosphäre zu untersuchen und seine elektromagnetischen Sendungen zu überwachen - mit anderen Worten, nach Lebenszeichen zu suchen.
Um Planeten in größeren Umlaufbahnen zu finden, könnten Sie versuchen ...
Direkte Bildgebung - Dies ist eine Herausforderung, da ein Planet eine schwache Lichtquelle in der Nähe einer sehr hellen Lichtquelle (dem Stern) ist. Dennoch wurden bisher 24 auf diese Weise gefunden. Die Null-Interferometrie, bei der das Sternenlicht aus zwei Beobachtungen durch destruktive Interferenz effektiv aufgehoben wird, ist eine effektive Methode, um schwächere Lichtquellen zu erkennen, die normalerweise vom Licht des Sterns verdeckt werden.
Gravitationslinsen - Ein Stern kann eine schmale Gravitationslinse erzeugen und damit eine entfernte Lichtquelle vergrößern. Wenn sich ein Planet um diesen Stern genau in der richtigen Position befindet, um diesen Linseneffekt leicht zu verzerren, kann er seine Anwesenheit bekannt machen. Ein solches Ereignis ist relativ selten - und muss dann durch wiederholte Beobachtungen bestätigt werden. Trotzdem hat diese Methode bisher 12 entdeckt, darunter kleinere Planeten in weiten Umlaufbahnen wie OGLE-2005-BLG-390Lb.
Es wird nicht erwartet, dass diese aktuellen Techniken eine vollständige Zählung aller Planeten innerhalb der aktuellen Beobachtungsgrenzen liefern, aber sie bieten uns einen Eindruck davon, wie viele es dort draußen geben könnte. Aus den bisher kaum verfügbaren Daten wurde spekulativ geschätzt, dass es in unserer Galaxie 50 Milliarden Planeten geben könnte. Eine Reihe von Definitionsproblemen muss jedoch noch vollständig durchdacht werden, z. B. wo Sie die Grenze zwischen einem Planeten und einem Braunen Zwerg ziehen. Die Extrasolar Planets Encyclopedia hat derzeit die Grenze auf 20 Jupitermassen festgelegt.
Wie auch immer, 548 bestätigte Exoplaneten für nur 19 Jahre Planetenbeobachtung sind nicht schlecht. Und die Suche geht weiter.
Weiterführende Literatur:
Die Extrasolar Planets Encyclopedia
Die NASA Star and Exoplanet Database (NStED)
Methoden zum Nachweis von extrasolaren Planeten
Die Kepler-Mission.
