Die Zahl der bestätigten Exoplaneten hat gerade die 5.000-Marke überschritten, was eine 30-jährige Entdeckungsreise unter der Leitung von NASA-Weltraumteleskopen darstellt.
Vor nicht allzu langer Zeit lebten wir in einem Universum mit nur einer kleinen Anzahl bekannter Planeten, die alle unsere Sonne umkreisten. Aber eine Reihe neuer Entdeckungen markiert einen wissenschaftlichen Höhepunkt: Mehr als 5.000 Planeten sind inzwischen außerhalb unseres Sonnensystems bestätigt.
Der planetarische Kilometerzähler drehte sich am 21. März, als die neueste Charge von 65 Exoplaneten – Planeten außerhalb unserer unmittelbaren Sonnenfamilie – dem NASA-Exoplanetenarchiv hinzugefügt wurde. Das Archiv zeichnet Exoplanetenentdeckungen auf, die in von Experten begutachteten wissenschaftlichen Arbeiten erscheinen und die mit mehreren Nachweismethoden oder Analysetechniken bestätigt wurden.
Zu den über 5.000 bisher gefundenen Planeten gehören kleine, felsige Welten wie die Erde, Gasriesen, die um ein Vielfaches größer als Jupiter sind, und „heiße Jupiter“ in sengend engen Umlaufbahnen um ihre Sterne. Es gibt „Super-Erden“, die möglicherweise felsige Welten sind, die größer sind als unsere eigene, und „Mini-Neptune“, kleinere Versionen des Neptuns unseres Systems. Fügen Sie der Mischung Planeten hinzu, die zwei Sterne gleichzeitig umkreisen, und Planeten, die hartnäckig die kollabierten Überreste toter Sterne umkreisen.
„Es ist nicht nur eine Zahl“, sagte Jessie Christiansen, wissenschaftliche Leiterin des Archivs und Forschungswissenschaftlerin am NASA Exoplanet Science Institute am Caltech in Pasadena. „Jeder von ihnen ist eine neue Welt, ein brandneuer Planet. Ich freue mich über jeden einzelnen, weil wir nichts über sie wissen.“
Astronomen haben jetzt mehr als 5.000 Exoplaneten oder Planeten außerhalb unseres Sonnensystems bestätigt. Das ist nur ein Bruchteil der wahrscheinlich Hunderten von Milliarden in unserer Galaxie. Die Kegel der Exoplaneten-Entdeckung strahlen vom Planeten Erde aus wie Speichen an einem Rad. Viele weitere Entdeckungen warten auf Sie. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Wir wissen das: Unsere Galaxie beherbergt wahrscheinlich Hunderte von Milliarden solcher Planeten. Der stetige Paukenschlag der Entdeckung begann 1992 mit seltsamen neuen Welten, die einen noch seltsameren Stern umkreisen. Es war eine Art Neutronenstern, der als Pulsar bekannt ist, ein sich schnell drehender Sternkörper, der mit Millisekunden-Ausbrüchen sengender Strahlung pulsiert. Die Messung geringfügiger Änderungen im Timing der Pulse ermöglichte es den Wissenschaftlern, Planeten in der Umlaufbahn um den Pulsar zu entdecken.
Das Finden von nur drei Planeten um diesen sich drehenden Stern öffnete im Wesentlichen die Schleusentore, sagte Alexander Wolszczan, der Hauptautor des Papiers, das vor 30 Jahren die ersten Planeten enthüllte, die außerhalb unseres Sonnensystems bestätigt wurden.
„Wenn man Planeten um einen Neutronenstern finden kann, müssen Planeten im Grunde überall sein“, sagte Wolszczan. „Der Planet-Produktionsprozess muss sehr robust sein.“
Wolszczan, der immer noch als Professor an der Penn State nach Exoplaneten sucht, sagt, dass wir eine Ära der Entdeckung einleiten, die über das einfache Hinzufügen neuer Planeten zur Liste hinausgehen wird. Der 2018 gestartete Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) macht weiterhin neue Exoplaneten-Entdeckungen. Aber bald werden leistungsstarke Teleskope der nächsten Generation und ihre hochempfindlichen Instrumente, beginnend mit dem kürzlich gestarteten James-Webb-Weltraumteleskop, Licht aus den Atmosphären von Exoplaneten einfangen und lesen, welche Gase vorhanden sind, um möglicherweise verräterische Anzeichen für bewohnbare Bedingungen zu identifizieren.
Das römische Weltraumteleskop Nancy Grace, das voraussichtlich 2027 starten soll, wird mit einer Vielzahl von Methoden neue Entdeckungen von Exoplaneten machen. Die Mission ARIEL der ESA (European Space Agency), die 2029 startet, wird die Atmosphären von Exoplaneten beobachten; Ein Teil der NASA-Technologie an Bord namens CASE wird dabei helfen, Exoplaneten-Wolken und -Dunst einzukreisen.
In dieser Animation werden Exoplaneten durch Musiknoten dargestellt, die über Jahrzehnte der Entdeckung gespielt werden. Kreise zeigen Ort und Größe der Umlaufbahn an, während ihre Farbe die Erkennungsmethode anzeigt. Niedrigere Töne bedeuten längere Bahnen, höhere Töne kürzere Bahnen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SYSTEM Sounds (M. Russo und A. Santaguida)
„Meiner Meinung nach ist es unvermeidlich, dass wir irgendwo eine Art Leben finden werden – höchstwahrscheinlich eine primitive Art“, sagte Wolszczan. Die enge Verbindung zwischen der Chemie des Lebens auf der Erde und der Chemie im gesamten Universum sowie der Nachweis weit verbreiteter organischer Moleküle legen nahe, dass der Nachweis des Lebens selbst nur eine Frage der Zeit ist, fügte er hinzu.
Wie man andere Welten findet
Das Bild sah nicht immer so hell aus. Der erste Planet, der 1995 um einen sonnenähnlichen Stern entdeckt wurde, stellte sich als heißer Jupiter heraus: ein Gasriese mit etwa der Hälfte der Masse unseres eigenen Jupiters in einer extrem engen, viertägigen Umlaufbahn um seinen Stern. Mit anderen Worten, ein Jahr auf diesem Planeten dauert nur vier Tage.
Weitere solcher Planeten tauchten in den Daten von bodengestützten Teleskopen auf, nachdem die Astronomen gelernt hatten, sie zu erkennen – zuerst Dutzende, dann Hunderte. Sie wurden mit der „Wobble“-Methode gefunden: Dabei wurden leichte Hin- und Herbewegungen eines Sterns verfolgt, die durch Gravitationszüge von umlaufenden Planeten verursacht wurden. Aber nichts schien bewohnbar zu sein.
Um kleine, felsige Welten zu finden, die unserer eigenen ähnlicher sind, war der nächste große Sprung in der Exoplaneten-Jagdtechnologie erforderlich: die „Transit“-Methode. Der Astronom William Borucki hatte die Idee, extrem empfindliche Lichtdetektoren an einem Teleskop anzubringen und es dann ins All zu schicken. Das Teleskop starrte jahrelang auf ein Feld von mehr als 170.000 Sternen und suchte nach winzigen Einbrüchen im Sternenlicht, wenn ein Planet das Antlitz eines Sterns kreuzte.
Diese Idee wurde im Kepler-Weltraumteleskop verwirklicht.
Borucki, Hauptforscher der inzwischen pensionierten Kepler-Mission, sagt, ihr Start im Jahr 2009 habe ein neues Fenster zum Universum geöffnet.
„Ich bekomme ein echtes Gefühl der Zufriedenheit und Ehrfurcht vor dem, was da draußen ist“, sagte er. „Keiner von uns hat mit dieser enormen Vielfalt an Planetensystemen und Sternen gerechnet. Es ist einfach unglaublich.“