Abenteuer Astronomie

»Direkt« ist in der beobachtenden Astronomie manchmal ein dehnbarer Begriff, aber die Beweiskette, die dem Planeten des Sterns HD 189 733 einen Durchmesser von 185 000 km ±10% gibt, erscheint schlüssig. Bei dem 2005 entdeckten Fall handelt sich um einen jener Exoplaneten, die von der Erde aus gesehen vor den (natürlich räumlich nicht aufgelösten) Scheiben ihrer Sterne herziehen und regelmässig für ein leichtes Absinken vom deren Gesamthelligkeit sorgen: Hier sinkt sie alle 2,2 Tage um 3%, und aus der präzisen Vermessung der Lichtkurven der Transits lässt sich schliessen, dass der Planet 17% des Durchmessers des Sterns hat. Jetzt braucht man »nur« noch den wahren Durchmesser des Sterns, und da helfen heutzutage die Distanzmessungen des Satelliten Hipparcos und die optische Interferometrie. Dank des ESA-Satelliten ist bekannt, dass der Stern genau 62,8 Lichtjahre entfernt ist, und das CHARA-Interferometer mass seinen Winkeldurchmesser zu 380 Mikrobogensekunden bei 1,7 µm Wellenlänge (Georgia State Univ. Press Release vom 9.1.2007). Also sind der Stern 1,1 Mio. und der Planet 185 000 km groß, letzterer mit einer Saturn-ähnlichen Dichte von 0,75 g/cm3.

Auf vielen Exoplaneten wehen starke Winde, die für eine uniforme Temperatur auf der Tag- und Nachtseite sorgen: Das zeigen thermische IR-Messungen mit dem Spitzer Space Telescope an drei Planetensystemen bei je 8 verschiedenen Positionen des Planeten (einer davon der allererste jemalssicher entdeckte, bei 51 Pegasi). Stets waren sie rund 925°C warm, egal ob die sternzu- oder abgewandte Seite gemessen wurde (m.a.W.: der IR-Fluss war immer derselbe): ein Indiz für starken Wind, der die Wärme schnell auf die Nachtseite der wahrscheinlich gebunden rotierenden Planeten trägt. Gasgiganten bilden sich sofort nach den Sternen (oder gar nicht), ergibt sich – indirekt – aus dem Fehlen des meisten zirkumstellaren Gases selbst bei nur wenige Mio. Jahre alten Sternen bei Beobachtungen an 15 sonnenähnlichen Sternen von 3 bis 30 Mio. Jahren Alter mit einem Radioteleskop und Spitzer. Selbst bei den jüngsten war weniger als 10% der Gasmenge vorhanden, um auch nur einen Jupiter zu formen.

Spuren eines wichtigen Zwischenschritts bei der Planetenbildung aus einer zirkumstellaren Scheibe lassen sich offenbar beim 12 Mio. Jahre alten Stern AU Microscopii beobachten: Die dort von Hubble nachgewiesenen Staubteilchen sind 10-mal grösser als typischer interstellarer Staub, von sehr flockiger Struktrur – und wahrscheinlich bei sanften Zusammenstössen zwischen etwa Schneeball-großen Klumpen freigesetzt worden. Unser Sonnensystem sah vermutlich vor 4,5 Mrd. Jahren so aus wie dieser Staubring, den wir genau von der Seite sehen: Die ACS, ein Koronograph und ein Polfilter verhalfen dann zu den Einsichten in die Natur der Staubpartikel. In jedem dritten bekannten Exoplanetensystem wären erdähnliche Planeten möglich, zeigen Modelrechnungen der Bildung von Analog-Erden unter dem Einfluss von Riesenplaneten (Raymond et al., priv. Press Release vom 8.1.2007): Der Anteil bekannter Systeme, die potenziell bewohnbare Erden besitzen könnten, ist höher als gedacht. Das (schon teilweise erwähnte) Modell kann bei der Identifikation besonders für die Exoerden-Suche geeigneten Planetensystemen helfen.