Die Kepler-Planetenmaschine IV


Videocredit und -rechte: Ethan Kruse (Universität von Washington)

Die Mission Kepler sucht nach Exoplaneten. Sie fand viele Kandidaten und bestätigte Systeme mit mehreren Planeten. Die Gesamtzahl beläuft sich auf 1705 Welten, die um 685 ferne Sterne kreisen. All diese Bahnen von Exoplaneten wurden im gleichen Maßstab abgebildet, auch ihre relativen Bahnbewegungen sind hier gezeigt. Das Gesamtbild nennt man die Kepler-Planetenmaschine IV.

Damit man auch die Planeten sieht, sind ihre Größen nicht maßstabsgetreu abgebildet. Die Planetenbahnen im Sonnensystem sind als strichlierte Linien hinterlegt. Das veranschaulicht den Maßstab im animierten Video. Kepler entdeckt Exoplaneten durch Planetentransite. Dazu sucht man nach leichten Abschwächungen des Lichts. Sie entstehen, wenn der Planet vor seinem Stern vorbeizieht.

Das Zeitraffervideo zeigt die Bahnen aller Systeme mit mehreren Planeten, die Kepler entdeckte. Sie sind so ausgerichtet, dass die Transite, bei denen man sie entdeckte, auf der Drei-Uhr-Position liegen. Die Bewegungen erinnern an einen Tanz der Derwische. Sie zeigen den starken Unterschied zwischen den meisten Systemen der Kepler-Exoplaneten und unserem System.

Plant ihr eine interstellare Reise? Prüft zuerst die Größenordnung links oben. Der Farbcode zeigt die mittlere Temperatur auf der Oberfläche der Planeten. Sie wurde anhand der Größen der Bahnen und der Heimatsterne geschätzt.

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Der erdgroße Kepler-186f

Rechts füllt der erdgroße Exoplanet Kepler-186f das Bild, er ist von links beleuchtet. Man erkennt Ozeane, Kontinente und Wolken. Das Bild ist eine Illustration. Links leuchten ein dämmriger Stern und drei weitere winzige Lichtpunkte.

Illustrationscredit: NASA Ames / SETI-Institut / JPL-Caltech, Entdeckung: Elisa V. Quintana, et al.

Der Planet Kepler-186f ist der erste bekannte erdgroße Planet in der habitablen Zone eines Sterns abseits der Sonne. Die ferne Welt wurde anhand von Daten der erfolgreichen Raumsonde Kepler entdeckt. Die Raumsonde Kepler sucht nach Planeten.

Der Stern, um den Kepler-186f kreist, ist ein kühler, blasser M-Zwergstern. Er ist ungefähr 500 Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Schwan. Kepler-186f besitzt etwa die Hälfte der Masse und Größe der Sonne. M-Zwerge sind häufig. Sie machen um die 70 Prozent der Sterne in unserer Milchstraße aus.

Die habitable Zone, in der die Temperatur an der Oberfläche flüssiges Wasser ermöglicht, ist weniger als 53 Millionen Kilometer vom Stern entfernt. Das ist etwa die Entfernung Merkur-Sonne. Dort kreist Kepler-186f in einem engen Orbit einmal in 130 Tagen um den M-Zwergstern.

In dem fernen System sind weitere vier Planeten bekannt. Alle vier sind nur wenig größer als die Erde und wandern auf viel engeren Umlaufbahnen. Das ist auf dieser künstlerischen Illustration dargestellt. Größe und Umlaufbahn von Kepler-186f sind bekannt, nicht jedoch seine Masse und Zusammensetzung. Diese können mit Keplers Transitmethode auch nicht ermittelt werden. Doch die Modelle lassen vermuten, dass er felsig ist und vielleicht eine Atmosphäre besitzt. Damit ist er der potenziell erdähnlichste Exoplanet, der bisher entdeckt wurde …

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Bewohnbare Welten

Die Grafik zeigt zwölf Exoplaneten, sie wurden künstlerisch dargestellt. Rechts oben ist zum Vergleich die Erde.

Bildcredit und Lizenz: Planetary Habitability Laboratory (UPR Arecibo)

Ist die Erde die einzige bekannte Welt, auf der es Leben geben kann? Um bewohnbare Welten außerhalb unseres Sonnensystems zu finden, werden sonnenähnliche Sterne beobachtet. Man sucht nach leichten Lichtabsenkungen. Sie können Hinweise auf Planeten sein, die den Stern verdunkeln. Mit dieser Methode werden viele Planeten gefunden, die zuvor unbekannt waren. Der NASA-Satellit Kepler entdeckte kürzlich mehr als 700 Welten.

Diese künstlerische Darstellung zeigt zwölf extrasolare Planeten, die in den habitablen Zonen ihrer Heimatsterne kreisen. Diese Exoplaneten haben eine Temperatur, bei der Wasser auf der Oberfläche flüssig sein kann. Das könnte wasserbasierendes Leben wie auf der Erde ermöglichen. Zwar kann die Technik noch kein Leben aufspüren. Doch das Entdecken bewohnbarer Exoplaneten hilft der Menschheit, ihre Stellung im Kosmos besser zu verstehen.

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Kepler-78b: erdgroßer Planet entdeckt

Die Illustration zeigt links die Erde in grünen und blauen Farbtönen. Kepler 78b rechts mit 1,8 Erdmassen leuchtet gelb und rot.

Illustrationscredit: David A. Aguilar (CfA)

Kepler-78b ist nur wenig größer als die Erde, doch eigentlich sollte er nicht existieren. Seine Größe ist ungewöhnlich, und zwar in dem Sinn, dass seine Größe jener der Erde am nächsten kommt.

Auch sein Orbit ist einzigartig in Bezug darauf, dass er einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Diesem Stern kommt er 40-mal näher als der Planet Merkur der Sonne. In so geringer Entfernung ist sogar Gestein flüssig. Modelle der Planetenentstehung prognostizieren, dass auf einer so engen Bahn kein Planet entstehen kann, und Modellen der Planetenentwicklung zufolge sollte die Umlaufbahn von Kepler-78b absinken. Daher ist der Planet dem Untergang geweiht. Er verschmilzt vielleicht mit seinem Zentralstern.

Die Illustration zeigt Kepler-78b im Vergleich zur Erde. Der Planet wurde mit der Raumsonde Kepler im Erdorbit durch Bedeckung entdeckt. HARPS-Nord untersucht ihn weiterhin hinsichtlich leichter Schwankungen. HARPS-Nord ist ein Spektrograf am 3,6-Meter-Teleskop des Telescopio Nazionale Galileo auf den Kanarischen Inseln.

Neue Schätzung: 20% der sonnenähnlichen Sterne haben einen bewohnbaren erdgroßen Planeten

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Zehn Milliarden Erden

Dieses Balkendiagramm zeigt, bei wie vielen Sternen Planeten verschiedener Größe vermutet werden.

Illustrationscredit: NASA, F. Fressin (Harvard CfA)

Wie häufig sind erdgroße Planeten? Wenn man die aktuellsten Daten von Kepler hochrechnet, kommen sie ziemlich häufig vor. Kepler ist eine Raumsonde der NASA in der Erdumlaufbahn. Aktuelle Computermodelle lassen den Schluss zu, dass mindestens einer von zehn Sternen von einem erdgroßen Planeten umkreist wird. Damit würde unsere Galaxis mehr als zehn Milliarden Erden enthalten.

Leider gilt diese Schätzung nur für Planeten, die gleichsam innerhalb der Merkurbahn kreisen. Somit wären diese heißen Erden keine einladenden Reiseziele für Menschen.

Dieses Balkendiagramm zeigt, bei wie vielen Sternen verschieden große Planeten in sternnahen Umlaufbahnen vermutet werden. Sicherlich gibt es viel weniger sonnenähnliche Sterne mit erdähnlichen Planeten in erdähnlichen Umlaufbahnen. Doch Kepler hat bereits die Entdeckung von vier weiteren erdähnlichen Planeten angekündigt.

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Kepler 22b: Eine Beinahe-Erde umkreist eine Beinahe-Sonne

Zwei grüne Scheiben stellen die habitablen Zonen um die Sonne und den Stern Kepler 22 dar. Um die Sonne kreisen drei Planeten in diesem Bereich, bei Kepler 22 kreist ein großer Gesteinsplanet am inneren Rand der habitablen Zone.

Illustrationscredit: NASA / Ames / JPL-Caltech

Er ist der erdähnlichste Planet, der je gefunden wurde. Der kürzlich entdeckte Planet Kepler 22b wurde somit umgehend zu dem Ort, der am besten geeignet ist, um Leben außerhalb des Sonnensystems zu finden. Der Heimatstern des Planeten ist Kepler 22. Er ist etwas kleiner und kühler als die Sonne und liegt 600 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Schwan (Cygnus).

Der Radius des Planeten Kepler 22b ist mehr als doppelt so groß wie der Erdradius, und seine Umlaufbahn ist etwas kleiner als die der Erde. Sie liegt aber in der habitablen Zone, wo flüssiges Wasser auf der Oberfläche vorkommen kann.

Oben seht ihr eine künstlerische Darstellung, wie Kepler 22b von einem Raumschiff aussehen könnte. Darunter sind zum Vergleich die inneren Planeten unseres Sonnensystems. Ob es auf Kepler 22b tatsächlich Wasser oder Leben gibt, ist nicht bekannt. Ein SETI-Projekt beginnt jedoch, bei Kepler 22b nach Anzeichen von intelligentem Leben zu suchen.

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Kepler-16b: Ein Planet mit zwei Sonnen

Credit für das Illustrations-Video: NASA, JPL-Caltech, T. Pyle; Danksagung: djxatlanta

Beschreibung: Wenn man lange genug wach bleibt, sieht man, wie beide Sonnen untergehen. Vielleicht ist das ein Sprichwort von Lebewesen, die in der Atmosphäre von Kepler 16b schweben. Der Planet Kepler 16b wurde kürzlich vom Satelliten Kepler im Weltraum entdeckt.

Dieses animierte Video zeigt, wie das Planetensystem aussehen könnte, wenn man es von einem Raumschiff aus sieht. Mehrfachsternsysteme kommen zwar relativ häufig vor. Dieses ist jedoch das erste uns bekannte, das einen Planeten besitzt. Weil sich unsere Erde in der Umlaufebene beider Sterne und des Planeten befindet, bedeckt von uns aus gesehen jeder Körper die anderen zu verschiedenen Zeiten. Dabei sind messbare Lichtabfälle zu beobachten.

Die regelmäßigen Bedeckungen erlauben bei Kepler 16b die genaueste Massen- und Radiusbestimmung, die je bei einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems möglich war. Einen Planeten wie Saturn in einer Umlaufbahn wie der Venus zu finden – also sehr nahe an einem Doppelstern – war eine Überraschung und wird sicherlich noch untersucht.

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TrES-2b: Dunkler Planet

Die Illustration zeigt einen dunklen Planeten mit roten, teils weißen Streifen. Vor dem Planeten und links davon sind Monde zu sehen, hinter dem Planeten ist ein riesiger Stern.

Bildcredit: David A. Aguilar (CfA), TrES, Kepler, NASA

Beschreibung: Warum ist dieser Planet so dunkel? Der Planet TrES-2b reflektiert weniger als ein Prozent des Lichts, das ihn erreicht. Er ist somit dunkler als jeder bekannte Planet oder Mond. Er ist sogar dunkler als Kohle.

Der jupitergroße Planet TrES-2b kreist extrem nahe um einen sonnenähnlichen Stern, der 750 Lichtjahre entfernt ist. Er wurde 2006 mit dem mittelgroßen 10-Zentimeter-Teleskop des Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES) aufgrund leichter Verfinsterungen entdeckt. Die seltsame Dunkelheit der fremden Welt wurde erst kürzlich durch Beobachtungen des Satelliten Kepler in der Erdumlaufbahn erkannt. Sie lässt auf ein geringes Rückstrahlvermögen schließen.

Oben ist eine Illustration des Planeten zu sehen, die von einem Künstler stammt. Auch mögliche Monde sind zu sehen, für die es aber derzeit keine Anzeichen gibt. Warum TrES-2b so dunkel ist, ist nicht bekannt und wird intensiv untersucht.

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