dl052: wie werden (exo-) planeten gefunden?

dl052: wie werden (exo-) planeten gefunden?

Die Menschheit hat sich wahrscheinlich schon immer dafür interessiert, ob es noch andere Welten gibt und vielleicht sogar welche, die ebenfalls bewohnt sind. Wie können solche Welten entdeckt werden? Wir sehen uns an, wie mit Hilfe verschiedener Methoden der Beobachtung, Datenerfassung und Analyse Exoplaneten beobachtet und nachgewiesen werden können. Es geht vor allem um die Radialgeschwindigkeitsmethode und die Transitmethode. Das Ganze wird aufgefüllt mit wissenswerten Details aus der Exoplanetenforschung, zum Beispiel zu TRAPPIST-1 und seinen sieben Planeten.

Links und Quellen

Schlagworte zur Folge

Sonnensystem, Planeten, Exoplaneten, Radialgeschwindigkeit, Dopplereffekt, Transitmethode, Astrometrie, Astronomie

Intro (00:00:00)

Thema des Podcasts (00:00:18)

Helena: Willkommen zur 52. Folge beim Datenleben Podcast, dem Podcast über Data Science. Wir sind Helena

Janine: und Janine

Helena: und möchten euch die Welt der Daten näher bringen. Was für Daten umgeben uns? Wie gehen wir mit diesen Daten um und was können wir aus ihnen lernen? Wer schon immer mehr darüber wissen wollte, ist hier richtig, denn diesen Fragen gehen wir nach.

Thema der Folge (00:00:37)

Janine: Der Weltraum – unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr 2024 und wollen über das Entdecken von Planeten reden, genauer gesagt darüber, wie Exoplaneten entdeckt werden können. Ein Großteil der Menschheit hat sich ja schon wahrscheinlich immer beim Blick in den Nachthimmel gefragt, ob es noch andere Welten gibt und vielleicht sogar welche, die ebenfalls bewohnt sind oder auf die wir aussiedeln können. Also haben einige angefangen, den Himmel danach abzusuchen. Und irgendwann sind sie tatsächlich fündig geworden. Und das mit Hilfe von Beobachtungen und mit dem Sammeln und dem anschließenden Auswerten von Daten. Das klingt doch sehr nach Data Science. Deswegen schauen wir uns heute insbesondere zwei Methoden an, die dazu eingesetzt werden, um Exoplaneten tatsächlich zu entdecken. Vorher gibt es noch einen kleinen Blick auf unsere Planeten und danach dann wird weiter in die Ferne geschweift. Und wir reden dann zum einen über die Radialgeschwindigkeitsmethode und die Transitmethode. Und ja, das Ganze füllen wir wie immer ein bisschen auf mit, wie wir finden wissenswerten Details, in diesem Fall aus der Exoplanetenforschung.

Warum ist das Thema interessant? (00:01:47)

Helena: Ja, und wir fanden das Thema, also wir finden das Thema interessant und beschäftigen uns jetzt damit unter anderem, weil es uns vorgeschlagen wurde. Außerdem habe ich das tatsächlich mal studiert. Also ich habe Vorlesungen gehört im Studium über das Thema Planetentdeckung. Und dann dachte ich, ja, können wir doch auch einfach mal eine Folge dazu machen. Und generell sind Themen aus dem Universum sowieso immer interessant.

Einspieler: Exoplaneten – Auf der Suche nach Leben im Universum (00:02:16)

Janine: Ich packe meinen Koffer und gehe zum Exoplanet-Travel-Bureau der NASA. Manchmal müssen neue Erfahrungen und Perspektiven auf die Welt einfach sein. Warum also nicht einen Exoplaneten besuchen? Exoplaneten, also extrasolare Planeten, liegen außerhalb unseres Sonnensystems. Sie kreisen nicht um dieselbe Sonne wie unsere schnuckelige kleine Erde. Und ja, wenn etwas Abstand zum immergleichen Trott nötig ist, wäre ich da sicher am besten aufgehoben. Die Prospekte über die zahlreichen Exoplaneten sind vielseitig und bunt illustriert in allen vorstellbaren Farben des Universums. Ich schaue mir einige Planeten näher an beim Herumblättern. Kepler-16b kreist um gleicht zwei Sterne. Spannend. Aber als Gasriese vielleicht nicht geeignet für einen längeren Besuch. Hm, 55 Cancri e verspricht mir einen Himmel über einem niemals endenden Ozean aus Lava. Klingt eigentlich wundervoll, aber die ganze Zeit in einer Schutzblase gegen die Hitze und die toxischen Gase? Erscheint mir weniger hohsam. Und so schön die Lava auch fließen mag, vielleicht doch etwas einseitig. Auf der nächsten Seite schlage ich im Prospekt TRAPPIST-1e auf. Kreist mit sechs weiteren steinigen Planeten um einen roten Zwerg und ist nur 40 Lichtjahre entfernt. Und die anderen Planeten des Systems TRAPPIST-1 sind aufgrund der Nähe zwischen ihren Umlaufbahnen gut im Himmel zu beobachten. Es sieht aus, als hingen viele sehr große Monde am Himmel, das muss ein ganz wunderbarer Anblick sein. Das Wichtigste ist aber, TRAPPIST-1e liegt in der habitablen Zone, es könnte dort sogar flüssige Wasservorkommen geben. Die habitable Zone, also die bewohnbare Zone, ist ein Bereich um einen Stern herum, in dem die Bedingungen für Leben theoretisch gegeben sein könnten. Vielleicht könnte ich dort also auch auf andere Lebewesen treffen? In der einen oder anderen Form. Ich meine, das ist doch, was die Menschheit immer wissen möchte. Gibt es auf anderen fremden Welten auch Leben in diesem Universum? Die Suche nach Exoplaneten war auch von dieser Frage getrieben, und in erster Linie suchen wir dabei nach Voraussetzungen und Bedingungen, die wir selbst vom Leben auf der Erde kennen. Die sogenannte habitable Zone ist dabei lediglich ein Konzept, um einen Verdacht in den Raum zu stellen. Bei den vielen, vielen Exoplaneten, die bisher gefunden werden konnten, ist es auch kein Wunder, dass so eine Vorauswahl die Suche erleichtert. Das Konzept der habitablen Zone dient deswegen vor allem dazu, einzugrenzen, wo es sich nach aktuellem Verständnis lohnen könnte, einen genaueren Blick zu riskieren. Aber es steht im wahrsten Sinne des Wortes in den Sternen, ob anderswo Leben existiert und auch, ob wir in der Lage sein werden, es als solches zu erkennen. Und bis dahin suchen wir weiter, nach möglichen Wasservorkommen auf felsigen Planeten, nach den extremen Bedingungen, unter denen auch auf der Erde schon Leben nachgewiesen werden konnte, nach Kommunikationssignalen außerirdischer Zivilisationen und nach elementaren Spuren von Leben in der Zusammensetzung von Atmosphären.

Wie haben wir unser Sonnensystem entdeckt? (00:05:26)

Helena: Ja. Wie haben wir unser Sonnensystem entdeckt? Also mit Sonnensystem meint man so die ganzen Himmelskörper, die wie wir unsere Sonne umkreisen. Und damit kann man einmal anfangen zu sagen, sowas wie die Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn, die lassen sich alle relativ einfach, also relativ, bei Merkur ist es noch vergleichsweise schwierig, aber die anderen sind doch sehr einfach zu entdecken und zwar mit bloßem Auge und sie gehören durchaus zu den hellsten Objekten am Himmel. Und daher sind diese Planeten so offensichtlich, dass sie nie entdeckt werden mussten. Das war dann erst bei Uranus und Neptun der Fall, die erst nach der Erfindung des Fernrohrs entdeckt und im Fall von Uranus als Planet identifiziert werden konnten. Planet heißt Wanderstern, also der Wanderer und steht dann im Gegensatz zu dem anderen Wort Fixstern, was heute durchaus in Kinderbüchern über Astronomie noch verwendet wird, aber eigentlich völliger Unfug ist, so wie man die Begriffe heute benutzt, weil man einfach Planet und Stern sagen kann und diese alten Begriffe sind einfach nur verwirrend, weil sich auch Sterne bewegen können am Himmel, weil wir gut genug messen können, um festzustellen, dass auch die sich bewegen, also deswegen gibt es nichts, was wirklich fest steht am Himmel. Ja, im Jahr 1781 wurde durch Zufall durch einen gewissen Wilhelm Herschel der Uranus entdeckt und dieser Umstand hat der Familie so viel Bekanntheit eingebracht, dass seine Schwester die Karriere als Sängerin abgebrochen hat, weil sie dann auch als Astronomin gearbeitet hat. Ja, Karoline Herschel ist so eine der bekanntesten Astronominnen gerade in der Geschichte und es gab ja auch das Herschel-Teleskop, das dann nach den beiden benannt wurde, den beiden Geschwistern. Sie hat dabei vor allem Kometen entdeckt und Sternkataloge erstellt. Sternkataloge sind insofern wichtig, als dass man, wenn man jetzt zum Beispiel Planeten sich angucken möchte, diese ja irgendwie ihren Ort beschreiben muss und um den Ort beschreiben zu können, guckt man, welche bekannten Sterne sind dort in der Nähe, um dann daraus abschätzen zu können, ja, wo sind die denn am Himmel. Weil so ein Sternenhimmel dreht sich über die Nacht und man kann jetzt nicht sagen, dass man im 18. Jahrhundert schon besonders sinnvolle Uhren hatte, da war der Sternenhimmel noch mit das genaueste Messinstrument und relativ zu diesen Sternen, die man in den Katalogen aufgezeichnet hat, musste man dann eben die anderen Himmelsobjekte beschreiben. Dann wurde ein weiterer Planet entdeckt im Jahr 1801 und dieser Planet hieß damals Ceres oder heißt heute immer noch Ceres. Nach heutiger Definition ist das längst kein Planet mehr, sondern ein Zwergplanet und das hat ungefähr 50 Jahre gehalten, dass Ceres als Planet galt. Vielleicht erinnert ihr euch auch noch an ein anderes Objekt am Himmel, das ein ähnliches Schicksal erlitten hat?

Janine: Pluto!

Helena: Also das ist so gesehen nicht ungewöhnlich, dass man irgendwann Dinge umdefiniert hat, aber bei der Entdeckung von Ceres hat man diesen einige Monate lang beobachtet, beziehungsweise ungefähr 40 Tage lang hat man ihn beobachtet und dann hat man ihn plötzlich nicht mehr gesehen am Himmel. Und dann wurde die Bahn des Zwergplaneten, die musste man irgendwie berechnen und das hat ein gewisser Gauß gemacht, der dafür dann erstmals die Methode der kleinsten Quadrate angewendet hat. Die Methode der kleinsten Quadrate verwendet man, wenn man einen Haufen Messdaten hat, aber eigentlich nur eine Linie anpassen möchte an diese Messdaten, also zum Beispiel irgendwie wenn man eine Kurvensteigung bestimmen möchte oder in diesem Fall eben eine Planetenbahn, dann verwendet man diese Methode der kleinsten Quadrate auch heute noch, um diese zu berechnen. Und damit konnte Gauß eben die Bahn von Ceres soweit berechnen, dass man ihn wiederfinden konnte. Das Ganze hat er dann allerdings erst einige Jahre später publiziert, im Jahr 1809. So einfach, weil Gauß war jetzt nicht bekannt dafür, besonders viel publiziert zu haben, sondern immer nur zu sagen, wenn irgendwelche jungen Mathematiker zu ihm kamen "Ja, ich weiß." Ja, gut. Dann gab es allerdings, weil man ja verschiedene Planetenbahnen immer genauer sich angeguckt hat, Unstimmigkeiten bei der Bahn von Uranus, den man ja mittlerweile seit einigen Jahrzehnten kannte. Daraus folgerten dann einige Leute, ob es sein kann, dass die Bahn von Uranus durch einen weiteren Planeten gestört worden sein könnte. Und am Ende waren die Berechnungen von einem Herrn Le Verriere ausschlaggebend, der dann aber auch noch einen Astronomen finden musste, der dann auch auf Basis seiner Berechnung Beobachtung durchführen wollte. Und den hat er dann in einem Johann Galle gefunden, der dann auch wirklich an die richtigen Stellen zur richtigen Zeit hingeguckt hat und dann den Neptun gefunden hat. Und es gab auch noch andere Astronomen, die durchaus schon aufgrund von Berechnungen anderer Leute versucht haben, den Neptun sich anzugucken und ihn durchaus auch schon beobachtet hatten. Aber dann dachten ja, das ist ja nur irgendein Stern. Ich glaube ja gar nicht daran, dass man da irgendwie so etwas ausrechnen kann, wie "da könnte ja ein Planet sein." Deswegen gilt dann eben der Johann Galle als der tatsächliche Beobachter, obwohl andere Neptun vorher beobachtet haben, weil er der erste war, der es auch ernst genommen hat als das, was er war, nämlich ein Planet, der sich bewegt.

Janine: Also gewissermaßen der erste richtige Nachweis dann.

Helena: Genau, der erste richtige Nachweis. Und wenn man dann erstmal die Planetenbahnen mit ein paar Beobachtungen bestätigt hat, dann war es natürlich für alle anderen auch einfach, den dann wieder zu finden. Ja, dann gab es noch andere Himmelskörper, wie zum Beispiel den Pluto, der auch auf eine ähnliche Weise entdeckt wurde wie der Neptun, weil man eben immer besser rechnen konnte, wie die Planetenbahnen aufgebaut waren und dann feststellt, das passt nicht ganz zusammen und dann hat man hingeguckt und dann hat man da so einen Himmelskörper gefunden. Also zusammenfassend kann man sagen, in unserem Sonnensystem gibt es eine Mischung aus zufälligen Entdeckungen und welchen, die auf Berechnungen basieren. Also Uranus wurde durch Zufälle entdeckt und Ceres zum Beispiel auch, aber jetzt Neptun und Pluto nicht. Die wurden berechnet. Und es gibt ja jetzt auch immer mal wieder Berichte über einen möglichen Planet 9 oder so, weil man auf Basis der aktuellen Beobachtungen der Planetenbahnen ja immer noch feststellen kann, ja irgendwo könnte es ja nochmal was geben. Damit es wirklich als Planet gelten würde, müsste es auch entsprechend groß sein. Die letzten Versuche, einen möglichen weiteren Planeten zu berechnen, hatten allerdings einige Fehler insofern, als dass man sich nur einen Teil von Kometen angeguckt hatte, der nicht gleichmäßig genug verteilt war, sodass man einfach einen systematischen Fehler in der Berechnung hatte. Das heißt aber nicht, dass das nicht funktionieren kann, sondern die Vergangenheit hat gezeigt, das funktioniert eigentlich sehr gut. Es ist die Frage, ob es nochmal passiert. Dazu müsste es einen passenden Himmelskörper auch geben.

Janine: Das stimmt.

Wie begann die Entdeckung der Exoplaneten? (00:13:01)

Janine: Ja, das ist, was wir zu unserem Sonnensystem bisher sagen können, aber es gibt ja nicht nur hier Planeten, also hier, ja, in diesem Sonnensystem, es ist ein sehr weit gefasstes Hier, sondern auch andere Systeme, in denen Planeten vorkommen könnten, dachten sich die Menschen eh schon. Und ja, wir wissen jetzt natürlich, es gibt außerhalb unseres Sonnensystems Planeten und die werden Exoplaneten genannt oder auch extrasolare Planeten, ja, einfach weil sie außerhalb unseres eigenen Sonnensystems liegen. Das ist so der Blick der Menschen, die die Sachen kategorisieren.

Helena: Ja, ich finde es ein bisschen verwirrend, dass man andere Planeten von woanders dann Exoplaneten nennen muss und Planeten nur, die im eigenen Sonnensystem sind. Klar ist das ein bisschen einfacher, dann begrifflich das zu unterscheiden, aber gleichzeitig zeichnet unsere Planeten ja überhaupt nichts aus in dem Sinne, die sie von anderen Planeten unterscheiden. Also deswegen finde ich den Exoplanetenbegriff jetzt nicht besonders hilfreich.

Janine: Ja, aber so heißen sie, beziehungsweise ja, manchmal werden sie dann auch in manchen Artikeln zunächst Exoplaneten genannt, aber im Laufe der Artikel auch häufiger mal Planeten.

Helena: Ja.

Janine: Also es ist nicht ganz so trennscharf.

Helena: Ja, klar, das eine ist die Definition, …

Janine: Ja.

Helena: … die sich einige Astronomen mal gegeben haben und das andere ist das, wie man es verwendet, was ja auch eigentlich mehr Sinn ergibt. Sind halt Planeten, nur halt woanders.

Janine: Ja. Auf der Seite der ESA, der European Space Agency, wird angegeben, dass inzwischen über 5000 Exoplaneten entdeckt wurden und dass darunter auch sehr viele verschiedene Arten von Planeten zu finden sind, wie wir sie uns vorstellen können und auch aus unserem eigenen Sonnensystem kennen. Es gibt extrem massereiche Planeten, Planeten, die eine sehr enge Umlaufbahn um ihren Stern haben, welche, die sehr felsig sind, eisig sind, Gasriesen wie Jupiter sind auch nicht unbedingt selten und darunter aber auch einige, die eventuell sogar ein stabiles Wasservorkommen haben und in der habitablen Zone um ihren Stern kreisen, also wo die Bedingungen prinzipiell so aussehen, dass sie aufgrund des Abstandes zu ihrem Stern eben Umweltbedingungen haben, wo theoretisch flüssiges Wasservorkommen vorkommen könnte. Und auch so ein paar andere Sachen eventuell aufgrund des Abstands eben zu ihrem Stern, wie dass man nicht von der kosmischen Strahlung komplett weggebrutzelt wird aufgrund des Abstandes.

Helena: Ja.

Janine: Und ja, solche Beobachtungen werfen natürlich auch immer wieder die Frage auf, könnte auf solchen Planeten Leben existieren und das ist auch eines der Forschungsinteressen, das die ESA auf ihrer Seite angibt, denn es geht ihnen bei diesen Forschungen auch darum, besser zu verstehen, wo und unter welchen Bedingungen Leben im Universum existieren könnte und zugleich eben auch Hinweise darauf zu erhalten, wie unser eigenes Sonnensystem entstanden ist und wie sich die Erde gebildet hat. Das ist also quasi der Hintergrund der Suche nach weiteren Planeten im Universum. Ja, und wie hat die Exoplanetenentdeckung begonnen? 1984 wurde ein erstes Bild aufgenommen, und zwar konnte mit einem Teleskop eine Staubscheibe fotografiert werden, und Staubscheiben sind, ja, Ansammlungen aus Staub in einer bestimmten Form und sind dafür bekannt, dass sich in ihnen möglicherweise Planeten bilden könnten. Tatsächlich entdeckt werden konnte dann später auch ein Exoplanet, aber erst im Jahr 2008, also locker 24 Jahre später, und vorher mussten dafür noch ein paar andere Meilensteine passieren, zum Beispiel die ersten entdeckten Exoplaneten überhaupt, die 1992 gefunden werden konnten. Sie umkreisen zusammen einen Pulsar, der als Lich benannt wurde, und ansonsten aber die wunderschöne, wiedererkennbare Bezeichnung PSR B1257+12 Trug. Ja, die beiden Astronomen Aleksander Wolszczan und Dale Frail haben 1992 veröffentlicht, was sie gefunden haben, und zwar eben diese beiden Planeten. Inzwischen oder etwas später konnte auch noch ein dritter Planet gefunden werden, und die haben übrigens auch alle Namen bekommen, die sich an das Thema des Namens von diesem Pulsar anschließen. Der Pulsar hieß ja Lich, was so was wie Leiche, untot in die Richtung bedeuten kann. Und ja, die drei Planeten, die dort herumkreisen, heißen Draugr, Poltergeist und Phobetor. Also mindestens die ersten beiden sind natürlich auch in dieser Assoziation untot und Geist zu verorten. Fand ich ganz interessant.

Helena: Ja.

Janine: Vielleicht deswegen, weil da tatsächlich kein Leben möglich ist. Das ist völlig ausgeschlossen, weil der Pulsar eben eine Strahlung absonnen hat, die es nicht möglich macht, sich da aufzuhalten.

Helena: Ja, und Pulsar quasi mal ein Stern gewesen sein könnte, mit Planeten, die potenziell mal gelebt haben könnten, jetzt aber definitiv nicht mehr das ermöglichen.

Janine: Ja.

Helena: Also wenn, dann gibt es da jetzt nur noch Vampire und Poltergeiste oder so.

Janine: Das waren so die ersten entdeckten und nachgewiesenen Exoplaneten. Und 1995 konnte der erste Exoplanet entdeckt werden, der tatsächlich einen Stern umkreist, der unserer Sonne relativ ähnlich ist. Und zwar handelt es sich dabei um den Planeten 51 Pegasi b, der von Michel Mayor und Didier Queloz entdeckt wurde, wofür sie 2019 dann, also auch um einiges später, den Nobelpreis in Physik erhalten haben, weil ihre Entdeckung die Astronomie revolutioniert hat, indem sie eben ein völlig neues Feld eröffnet haben und neue Instrumente zur Entdeckung und Charakterisierung von Exoplaneten eingesetzt haben in ihrer Forschung. Die beiden haben nämlich maßgeblich die Entwicklung der, wie es im Nobelpreistext heißt, revolutionären Radialgeschwindigkeitsmethode vorangetrieben und die ist auch heute noch für die Suche nach Exoplaneten in Gebrauch. Und das ist auch die erste, die wir uns angesehen haben.

Was ist die Radialgeschwindigkeitsmethode? (00:19:51)

Janine: Wie funktioniert denn die Methode mit der Radialgeschwindigkeit?

Helena: Ja, also bei der Radialgeschwindigkeitsmethode geht es darum, dass man so einen Planeten hat und wenn jetzt der Planet, also der Planet kreist natürlich um den Stern, das ist ja, denke ich, allgemein bekannt. Was man vielleicht da nicht unbedingt genau so auf dem Schirm hat, ist, dass letztlich auch der Stern um den gemeinsamen Schwerpunkt kreist und je schwerer zum Beispiel so ein Planet ist und je näher der am Stern dran ist, desto stärker bewegt sich eben auch der Stern selber. Ich meine, eigentlich will man ja lieber direkt Fotos machen von Planeten, aber das ist natürlich gar nicht so einfach und deswegen gehört eben die Radialgeschwindigkeitsmethode zu den indirekten Nachweismethoden für Exoplaneten. Und wenn man jetzt sagt, man hat darüber einen Planeten entdeckt, dann muss der bestimmte Bedingungen erfüllen und zwar muss man den einen Mal beobachtet haben, dass da etwas sein kann und dann ist das ein Kandidat. Dann muss man diesen Planet noch ein zweites Mal beobachten, um die Umlaufdauer zu ermitteln und dann muss man mit einer dritten Beobachtung die Umlaufdauer bestätigen. Und bei der Radialgeschwindigkeitsmethode geht das jetzt so, dass man sich das Licht von dem Stern anguckt, aber dabei sich vor allen Dingen die Farbe des Sterns anguckt. Also in welcher Farbe strahlt dieser Stern besonders hell? Und dann gibt es einen Effekt, der nennt sich der Dopplereffekt. Den kennt man vielleicht, das bekannteste Beispiel vom Dopplereffekt ist der Krankenwagen, der sich leicht anders anhört, wenn er auf einen zufährt, als wenn er von einem wegfährt. Also wenn etwas auf einen sich zubewegt, dann ist die Frequenz höher, also der Ton ist dann höher und wenn er wegfährt, dann ist eben die Frequenz tiefer, also der Ton ist tiefer. Und wenn das auf Licht überträgt, dann heißt das, wenn sich ein Stern auf uns zubewegt, dann ist dessen Licht leicht nach blau verschoben. Wenn sich der Stern von uns wegbewegt, dann ist das Licht leicht ins Rote verschoben. Also das heißt nicht, dass der Stern rot ist, sondern nur, wenn man sich jetzt das Maximum anguckt, also die Farbe, bei der das meiste Licht vom Stern kommt, dann verschiebt sich dieses Maximum eben ein bisschen Richtung rot bzw. Richtung blau. Und ja, wenn man sich Sterne anguckt, dann hat man schon sehr lange sich eben sehr genau die Farben angeguckt über Spektroskopie, weil man daraus ja auch feststellen kann, was findet denn da überhaupt statt für Chemie oder irgendwie Kernfusion, welche Elemente gibt es da. Das heißt, es gab schon immer eine sehr große Motivation darin, sich die Farben anzugucken von so Sternen. Und wenn man das eben auf eine Weise macht, dass man auch solche periodischen Veränderungen angucken kann, also das heißt, wenn da ein Planet umkreist, dann muss das ja sich immer wiederholen, wie ich gerade gesagt habe. Der kann ja nicht einmal auf uns zukommen und dann wieder von uns weggehen und das war's, sondern das passiert ja immer wieder in genau der Häufigkeit, wie lange dieser Planet braucht, um um den Stern zu kreisen. Deswegen musste man sich da nicht einfach nur mal angucken, ob ein Stern irgendwie ein bisschen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten verschoben ist, sondern man muss den auch oft genug angucken, dass man dann nachweisen kann, ja, das ist tatsächlich periodisch und da ist so und so viel wahrscheinlich irgendwie ein Planet. Was man damit außer Planeten auch entdecken kann, sind so Doppelsternsysteme. Es gibt sehr viele Sterne, die gar nicht alleine sind, sondern mindestens die Hälfte aller Punkte, die man am Himmel sieht, sind in Wirklichkeit zwei Sterne, die sich auch umkreisen. Und im Grunde ist dann der Unterschied zwischen einem Jupiter-artigen Planeten und einfach einem zweiten Stern nur die Größe, also wie viel Gewicht das eingesammelt hat. Und wenn es dann gar nicht anfangen kann, eine Kernfusion aufzubauen, dann bleibt es halt Planet und wenn es mehr Wasserstoff an sich binden kann, dann kann es eben zu einem Stern zünden. Und mit der Radialgeschwindigkeitsmethode hat man eben vor allen Dingen erstmal solche Jupiter-artigen Planeten gefunden, die man dann auch oft als "Hot Jupiter" bezeichnet, weil die besonders nah an ihren Sternen dran sind. Einfach weil das sind genau die, wo man mit der Radialgeschwindigkeitsmethode am empfindlichsten ist. Man sieht solche Planeten einfach am stärksten, weil das Signal am größten ist. Das ist mittlerweile nicht darauf beschränkt, aber das ist ein wichtiger Punkt. Dann muss man auch bedenken, das funktioniert ja auch nur, wenn der Planet in der Richtung an dem Stern vorbeifliegt, dass der Planet auch wirklich auf uns zukommt und von uns wegfliegt. Das heißt nicht unbedingt, dass der auch vor dem Stern vorbeiziehen muss, das kann durchaus auch noch ein bisschen abgewinkelt sein bei dieser Methode. Aber wenn man jetzt auf ein Sternensystem drauf gucken würde, wo man quasi oben und unten und links und rechts die Bahn des Planeten hätte, dann würde man mit dieser Methode nichts messen können, weil dann ja der Dopplereffekt nicht auftritt, weil der Stern ja nie auf uns zukommt oder sich wegbewegt. Das heißt, mit dieser Methode hat man bestimmte Einschränkungen, aber es gibt trotzdem sehr viele Planeten, die auf diese Weise entdeckt werden konnten. Und was man mit der Radialgeschwindigkeitsmethode dann eben auch machen kann, ist sagen, was ist denn so das Mindestgewicht, was ein Planet haben müsste, um überhaupt diese Bewegung des Sterns zu bekommen. Und dass man nur die Untergrenze der Masse von den Planeten ermitteln kann, liegt eben daran, dass man ja nicht weiß, wie stark ist die Planetenbahn gegenüber uns geneigt. Das heißt, wenn die stark geneigt ist, dann würde der Effekt halt kleiner werden. Also im Grunde kann man sagen, wenn jetzt der Planet, den wir über die Radialgeschwindigkeitsmethode beobachten, aus unserer Sicht auch direkt auf uns zukommt und somit auch direkt vor dem Stern vorbeiziehen würde, dann ist der Effekt bei der angegebenen Masse des Sternes am größtmöglichen. Das heißt, das ist die Untergrenze, weil wenn der gleiche Effekt beobachtet wird, ohne dass der Planet sich vor den Sternen bewegt, sondern leicht gekippt ist, dann muss der Planet eben schwerer sein. Und je stärker die Planetenbahn gegenüber unserer Blickrichtung gekippt ist, desto noch schwerer muss der Planet sein. Und deswegen kann man eben nur die Untergrenze der Masse des Planeten hiermit bestimmen. Wenn man jetzt mit einer anderen Methode auch noch diesen Planeten beobachten könnte, ließe sich das natürlich schon wieder deutlich weiter eingrenzen. Also es gibt mehr als diese Methode.

Wie wurde das System TRAPPIST-1 entdeckt? (00:26:56)

Janine: Genau. Nachdem 1995 der erste Exoplanet, also ja, mittels dieser Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen werden konnte, wurden auch noch andere Methoden weiterverfolgt, um Planetenentdeckungen eben leichter zu machen oder besser bestimmen zu können. Und so kam es, dass 1999 der erste Planet mit der Transitmethode nachgewiesen wurde. Das ist ein Himmelsobjekt, das die wunderschöne Bezeichnung HD 209458b hat. Und das war nebenbei auch der erste Exoplanet, dessen Atmosphäre etwas näher untersucht werden konnte, und zwar mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops. Der Planet konnte beobachtet werden, wie er ja so in der Nähe seines Zentralsterns, um den er kreist, einen ähnlichen Schweif gebildet hat, wie das bei Kometen der Fall ist. Und ja, der wurde dann wahrscheinlich mittels Spektroskopie, wenn ich Helena jetzt richtig zugehört habe, dann auch analysiert. Und Kohlenstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Methan konnten dort nachgewiesen werden.

Helena: Ja, genau.

Janine: Und auch die Transitmethode hat sich im Laufe der Zeit dann als gute Methode etabliert, denn, oder was heißt als gute Methode, sogar eine der aktuell erfolgreichsten Methoden, denn laut einer Liste sind 70 Prozent aller Exoplaneten mit der Transitmethode entdeckt worden. Und zwar unter anderem Planeten, die um den Stern TRAPPIST-1 kreisen. Ja, an dieser Stelle ein kleiner faszinierter Einschub von mir. Es gibt übrigens ein Reisebüro für Exoplaneten bei der NASA auf der Homepage. Und da findet sich tatsächlich auch ein Planet aus dem TRAPPIST-1-System, nämlich TRAPPIST-1d. Und man kann da mittels dieses Reisebüros sich den Planeten mal genauer anschauen. Der liegt nämlich tatsächlich auch innerhalb einer potenziellen habitablen Zone. Und man kann sich da so ein bisschen Eindruck verschaffen, wie dieser Planet aussehen könnte. Es ist ein sehr felsiger Planet und es gibt auch ein schönes Ausmalbild dazu. Also, mehr Ausmalbilder, danke NASA. Ja, aber auch ohne diese Nebenbemerkungen zum Reisebüro und dem Ausmalbild ist das System TRAPPIST-1 ziemlich interessant. Erst mal zu dem Grund, warum es so benannt ist. TRAPPIST-1 ist ein Stern, der auch erst 1999 entdeckt wurde und der Name stammt daher, dass das Teleskop TRAPPIST dafür benutzt wurde. Und das steht für Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope. Also ein Teleskop, das tatsächlich für den Zweck gedacht ist, vorbeiziehende Planeten in Transitionen befindliche Planeten zu beobachten. Und im Jahr 2016 wurde bekannt, dass um diesen Stern, der dann TRAPPIST-1 genannt wurde, drei Planeten entdeckt wurden und zwar auch mittels dieser Transitmethode nachgewiesen. Und später hat sich noch herausgestellt, also es hat noch ein Jahr weiterer Forschung bedurft, um herauszufinden, dass einer dieser drei Planeten tatsächlich mehrere verschiedene Planeten war. Insgesamt sind es tatsächlich sieben Planeten, die es in diesem System gibt und sie sind alle vergleichbar groß mit der Erde, mehr oder weniger, und drei von ihnen liegen in der habitablen Zone um den Stern. Das ist schon ganz ordentlich. Ja, und das macht diese Entdeckung natürlich für Menschen besonders interessant. Und er ist ja auch nur 40 Lichtjahre entfernt, also kann man ganz gut hingucken. Und deswegen passiert da ganz viel Forschung. Aber um diese ganze Forschung überhaupt machen zu können, müssen wir ja erst mal wissen, dass diese Planeten da sind. Und ja, und deswegen jetzt lange Vorrede. Das ging über die Transitmethode. Wie funktioniert denn die Transitmethode ganz genau?

Was ist die Transitmethode? (00:30:49)

Helena: Ja, die Transitmethode ist eigentlich leichter nachvollziehbar als die Radialgeschwindigkeitsmethode, wie ich finde. Weil letztlich ist das, was man da beobachten will, das Gleiche, was man beobachtet, wenn man sich eine Sonnenfinsternis anguckt. Das Objekt, also der Planet, dunkelt den Stern einfach ab, wenn wir genau drauf gucken und der Planet vor uns dann vor dem Stern vorbeizieht. Das kann man jetzt nicht nur dafür benutzen, um zum Beispiel den Mond zu sehen bei einer Sonnenfinsternis, sondern auch in unserem Sonnensystem können sowohl Merkur als auch Venus vor der Sonne vorbeiziehen. Und ich habe auch irgendwann mal eine solche Beobachtung gemacht, wo man dann sich ein Teleskop genommen hat, durch das man nicht durchgeguckt hat, sondern das man nur benutzt hat, um die Sonne auf eine große Leinwand zu projizieren. Und dann gab es da einfach einen kleinen schwarzen Fleck, der vor der Sonne langgewandert war, und das war Merkur. Und das Ganze lässt sich eben auch bei anderen Planeten machen, über diese Transitmethode. Hier ist dann im Gegensatz zu der Radialgeschwindigkeitsmethode allerdings wirklich einzuschränken, dass das ausschließlich bei Planeten möglich ist, die wirklich aus unserer Perspektive vor dem Stern vorbeiziehen. Jedenfalls geht es bei der Transitmethode einfach darum, man guckt sich einen Stern an und der wird dann plötzlich dunkler für eine gewisse Zeit und dann wieder heller. Und die gesamte Zeit, die dieser Planet vor diesem Stern ist, aus unserer Sicht, ist es stabil dunkler. Und besonders interessant ist dann natürlich die Phase zwischen "der Planet ist vor dem Stern und der ist nicht vor dem Stern", nämlich da, wo er vor den Sternen davor zieht. Wenn man da nämlich lange genug hinguckt und dann den Helligkeitsabfall sieht, also wie lange dauert es, bis der auf seine endgültige Verdunklung kommt, daraus kann man schließen, wie groß dieses Objekt ist, relativ zum Abstand. Und aus der Zeit, wie lange dann der Stern verdunkelt ist durch diesen Planeten, kann man darauf schließen, wie weit ist dieses Objekt von dem Stern weg. Und das sind natürlich sehr relevante Informationen, weil man möchte ja auch wissen, wie groß sind diese ganzen Planeten. Und das kann man eben, wenn man den Abstand kennt und weiß, wie lange es dauert, um den Stern zu verdunkeln, kann man eben ziemlich gut die Größe berechnen. Gut, aber wie macht man das jetzt mit dieser Messung eigentlich? Man braucht natürlich irgendwie ein Teleskop. Und dann muss man mit diesem Teleskop sich halt auf ein paar Sterne fokussieren. Und dann muss man das Ganze natürlich aufnehmen. Das macht man heutzutage im Wesentlichen mit Digitalkameras. Also die gesamte Transitmethode hat man, glaube ich, ausschließlich mit digitalen Aufnahmeverfahren benutzt. Und dann kann man sich halt, wie bei einem Foto, wo man ganz doll reinzoomt, ist dann so ein Stern verschmiert auf mehrere Pixel. Das heißt, man muss dann im nächsten Schritt sich die Helligkeit des Sterns angucken. Und das lässt sich ja durchaus darüber bestimmen, wie hell jetzt diese Pixel sind. Allerdings ist die Helligkeit ja auf mehrere Pixel verteilt. Das heißt, man muss die irgendwie zusammenrechnen. Wenn man das zusammengerechnet hat, dann plottet man sich diese Helligkeitskurve. Allerdings gibt es verschiedene systematische Verschiebungen, die diese Helligkeitskurve auch ohne Planeten irgendwie aus Sicht des Teleskops eben anders wirken lassen. Und das muss man dann eben rausrechnen, zum Beispiel, indem man einfach eine Sinuskurve von dieser Helligkeit abzieht, die dadurch zum Beispiel zustande kommen kann, dass einfach nur das Teleskop leicht vibriert. Oder auch ein bisschen langsam vibriert zum Beispiel. Ja, im nächsten Schritt normalisiert man den Wert dann noch. Normalisieren heißt, dass der normale Durchschnitt der Helligkeit einfach auf 1 gesetzt wird. Und dann kann man halt Prozentrechnung machen. Weil dann ist es nicht mehr relevant, wie hell ist der im Vergleich zu anderen Sternen, sondern nur noch, wie hell ist der im Vergleich zu sich selber, zu verschiedenen Zeitpunkten. Und ein Planet von Trappist-1 zum Beispiel kann jetzt eine Helligkeitsschwankung von 1% verursachen. Also man muss genau genug die Helligkeit messen können, um eine Änderung von 1% feststellen zu können. Und das kann man zum Glück seit einiger Zeit. Ja, wenn man jetzt solche Daten sich selber angucken kann, oder die Software benutzt dann eben auch Astronomen, dann kann man sich ein Python-Paket angucken, das sich lightkurve nennt. Ein bisschen lustig, also Lichtkurve auf der einen Seite oder Light-Curve, aber es ist halt Kurve, ist halt auf Deutsch geschrieben und Light halt auf Englisch. Und mit diesem Python-Paket kann man eben auch die Messdaten der Satellitenmissionen TESS und Kepler herunterladen. Und da kann man sich die eben selber analysieren. Und auf der Webseite sieht man eben auch eine Animation davon, wie sehen die verschiedenen Messwerte aus, wie sieht das aus, wie sind die Pixel verschmiert von einem Stern, wie sieht das Ganze dann aus, wenn man das Ganze eben, also diese Lichtkurve plottet, dann sieht man eben auch, dass da so ein langfristiger Trend drin ist, den man immer rausrechnen muss. Wenn man das dann gemacht hat und die richtigen Zeitpunkte ausgewählt hat, dann sieht man eben, dass es zwischendurch dunkler wird. Rein theoretisch kann man eben dieses Python-Paket auch für eigene Messungen mit einem Teleskop verwenden. Also es ist nicht nur möglich, eben diese Transit-Methode durch Satellitenmissionen anzuwenden, sondern im Prinzip geht das eben auch mit Teleskopen, die man sich selber in den Garten stellen kann. Die sind natürlich nicht billig, weil die müssen in der Lage sein, einen Stern automatisch zu verfolgen, damit man auch wirklich Messungen durchführen kann. Und dann hat man, wenn man von der Erde aus Sterne beobachtet, ja immer noch das Problem, dass Sterne funkeln. Also Sterne funkeln, weil die Atmosphäre ja unterschiedlich warm ist an unterschiedlichen Orten und sich diese Temperatur eben auch verändert. Und dadurch ändert sich eben der Brechungsindex der Luft und das führt dazu, dass eben die Sterne so aussehen, als würden die sich ganz leicht bewegen, wenn man sie sich am Himmel anguckt. Das Funkeln der Sterne. Das ist dann eben auch ein Effekt, der auch ein bisschen die Helligkeit beeinflusst, wenn man es von Boden aus misst, was dann wiederum eben das Auswerten dieser Lichtkurven erschwert. Und deswegen hat es auch so lange gedauert, dass man sich wirklich sicher war, dass man mit der Transitmethode Planeten entdecken kann, weil es kann ja auch einfach nur dieses Funkeln sein, was man da beobachtet. Und dann wirklich das Vertrauen in die Daten zu haben und zu sagen, ja, das ist jetzt so regelmäßig, dass es ein Stern sein muss, das hat natürlich gedauert. Und da hat es dann eben geholfen, dass man durch die Radialgeschwindigkeitsmethode definitiv nachgewiesen hat, dass es solche Planeten gibt. Dann war es eben auch einfacher, das eben zum Beispiel mit dem TRAPPIST-Teleskop eben nach dieser Transitmethode zu suchen, weil man muss ja lange genug sich diese Sterne angucken, um mögliche Exoplaneten finden zu können.

Janine: Ja, und lange genug heißt auch hier wahrscheinlich, dass der Umlauf der Planeten eben mehrfach beobachtet werden muss, wahrscheinlich genauso wie bei der Radialgeschwindigkeit.

Helena: Genau. Das heißt, man muss die auch im richtigen Abstand zweimal beobachten, um überhaupt erstmal einen möglichen Dauer eines Umlaufes berechnen zu können. Dann ist es ja leicht, das dritte Mal hinzugucken. Das kann man dann ja auch sehr bewusst machen und macht man dann eben auch, um nachzuweisen, dass da wirklich ein Exoplanet ist. Aber erstmal zwei von diesen Bedeckungen zu treffen, ist ja schwierig und das macht man jetzt halt seit vielleicht 25 Jahren oder so. Das heißt, Planeten, die länger als 25 Jahre dauern, um ihren Stern zu beobachten, kann man noch gar nicht nachgewiesen haben, weil man noch nicht diese drei Beobachtungen schaffen konnte. Das muss man auch bedenken, dass das natürlich nicht funktioniert oder dass es deutlich schwerer ist, Planeten zu entdecken, die weiter weg von ihrem Stern sind. Zum einen müssen die ja noch präziser auf unserer Sichtlinie sein und zum anderen brauchen die einfach viel, viel länger. Also die Umlaufzeiten von der Erde ist ein Jahr, von Mars ist etwas über einem Jahr, aber jetzt von Jupiter sind das schon elf Jahre.

Janine: Da wären noch keine drei Beobachtungen drin gewesen.

Helena: Doch, man hätte drei schaffen können, wenn man direkt am Anfang einmal unseren Jupiter beobachtet hätte, quasi, wenn man nicht von hier aus geguckt hätte, sondern von woanders aus, dann hätte man genau drei schaffen können, weil man braucht ja dann für drei Beobachtungen ungefähr 22 Jahre.

Janine: Ach stimmt, ja.

Helena: Aber alles, was weiter weg ist, wäre schon schwierig. Das muss man halt bedenken.

Janine: Das ist übrigens auch ein Grund, warum TRAPPIST-1 so beliebt ist bei den Forschenden, weil dort die Planeten alle relativ kurze Umlaufzeiten haben und mit relativ kurz ist zum Beispiel gemeint 21 Tage oder weniger.

Helena: Ja, das…

Janine: Gibt da auch ein super Video, auch auf YouTube, das haben wir auch in den Shownotes verlinkt, dass das einmal zeigt, am Beispiel von TRAPPIST-1, wie auch die Plots aussehen zu den Messungen, die vorgenommen wurden und wie in diesen Plots dann schließlich nach und nach alle Planeten entdeckt werden konnten.

Helena: Ja.

Welche weiteren Methoden gibt es? (00:40:05)

Janine: Okay, ja. Das waren jetzt die Radialgeschwindigkeitsmethode am Anfang und jetzt die Transitmethode. Und wir haben ja auch schon gehört, beziehungsweise aus Helenas Erläuterungen konnte ja auch schon rausgehört werden, dass es zum Beispiel relativ schwer sein kann, wenn jetzt bei der Transitmethode zum Beispiel die Helligkeitsschwankung nur ein Prozent ausmacht, die durch den Exoplaneten verursacht wird, der um den Stern kreist. Das ist ziemlich minimal und dafür müssen natürlich auch die Instrumente gut genug sein. Und auch bei der Radialgeschwindigkeitsmethode wissen wir schon, dass inzwischen jetzt, ja, 1995 die erste Entdeckung damit, also 29 Jahre später, wissen wir, dass mit der Radialgeschwindigkeitsmethode Planeten entdeckt werden können, die vor einigen Jahren noch gar nicht sichtbar geworden wären, weil natürlich die Technik sich weiterentwickelt, die Instrumente sich verfeinern und damit auch immer kleinere oder unscheinbarere Objekte mit ihren verschiedenen Besonderheiten entdeckt werden können. Und die beiden Methoden, die wir jetzt hatten, sind natürlich auch nicht die einzigen Methoden geblieben. Es gibt auch die Möglichkeit tatsächlich, also 1984 hat sich das ja schon so ein bisschen angedeutet mit dieser Fotografie oder dieser bildlichen Darstellung der Staubscheibe, dass es auch möglich sein kann, Exoplaneten, ja, zu fotografieren, sie bildlich festzuhalten. Das konnte 2004 das erste Mal gemacht werden und das ist der Planet 2M1207b, der eine fünffache Masse des Jupiters hat und um einen braunen Zwerg kreist und zwar in einem ziemlich großen Abstand, nämlich der Abstand zwischen diesem Planeten und seinem Zentralstern oder der Stern, um den er kreist, ist etwa 55 Mal größer als die Distanz zwischen Erde und Sonne, also eine sehr lange Umlaufzeit. Und das waren an sich aber tatsächlich gute Bedingungen, um ihn direkt auf ein Bild bringen zu können, so steht es beschrieben. Und seitdem konnten aber auch noch andere Planeten auf diese Art festgehalten werden, unter anderem durch das Hubble-Weltraumteleskop und ja, wahrscheinlich wird auch das James-Webb-Weltraumteleskop da noch Sachen nachliefern. Und ja, darüber hinaus aber sind auch noch ganz andere Methoden im Einsatz und auch noch in der Entwicklung und im Ausprobieren, um Exoplaneten finden zu können, die sich vielleicht auch den bisherigen Methoden ein bisschen entziehen, weil was Helena beschrieben hat, ein Planet, der in diesem Sinne quasi senkrecht, also hoch und runter zu unserer Sichtachse seinen Stern umkreist, der wird vielleicht mit den bisherigen Methoden gar nicht so großartig auffallen. Und ja, was gibt es denn noch für Methoden, die zum Beispiel andere Planeten, die wir bisher noch nicht sehen konnten, eventuell mal zeigen können?

Helena: Ja, andere Methoden zur Planetenentdeckung. Also die wichtigsten beiden Methoden hatte ich ja schon einmal erklärt und ja, ich meine, du hast ja jetzt schon die Methoden erwähnt, dass man einfach ein Foto direkt davon macht und auch bei Pulsaren, wie man da Planeten entdeckt oder dass man da Planeten entdeckt hat, was eben daran liegt, dass ein Pulsar eben auf eine Weise pulsiert, dass wenn die Pulsierungsfrequenz sich ändert auf eine bestimmte Weise, dann ist da eben auch ein Planet drumherum. Das waren ja die ersten, die du erwähnt hattest. Aber weitere Methoden gibt es auch. Eine davon ist die sogenannte Astrometrie. Also Astrometrie bezeichnet erst einfach nur darum, dass man die Position von Sternen bestimmt und möglichst genau vermisst. Und gerade bei Sternen, die näher bei uns sind, kann man eben aufgrund der relativen Position der Sterne zu anderen Sternen, die weiter weg sind, eben deutlich sehen, dass die sich bewegen. Und das kann man dann auch nutzen, um nach Planeten zu suchen. Das ist so ein bisschen vergleichbar mit der Radialgeschwindigkeitsmethode, nur dass man eben sich nicht auf Umlaufbahnen beschränkt, die quasi vor dem Stern hergehen, sodass sich der Stern in unsere Richtung bewegt, sondern gerade diese Methode eignet sich eher für Planeten, die gerade nicht so vor uns hergehen. Wobei, eigentlich macht das keinen Unterschied, ob die jetzt vor dem Stern herfliegen oder orthogonal dazu. Aber was man hier eben machen kann, ist eben gerade auch diese Planeten finden, die wir mit den anderen Methoden gar nicht ersehen können, weil der Stern nicht bedeckt wird. Weil wir gucken dann die Bewegung des Sternes an und sehen dann, dass der relativ zu seinem Hintergrund wackelt. Wenn der auf eine bestimmte Weise wackelt, dann liegt es eben jetzt auch wie bei der Radialgeschwindigkeitsmethode wahrscheinlich daran, dass es einen Planeten gibt. Und natürlich ist das dann auch interessanter, diese Methode, wenn es eben mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gerade nicht klappt, die zu beobachten, weil die Planeten halt ein bisschen weiter weg sind vielleicht oder eben in eine Richtung gehen, dass wir es gar nicht sehen können. Und das geht allerdings nur bei Sternen, die auch so nah sind, dass wir wirklich deren Bewegung sehen können. Deswegen hat man nur etwa 20 Sterne gefunden, bei denen man irgendwie Planeten auf diese Weise nachweisen konnte. Ja, der nächste Effekt ist der Gravitationslinseneffekt. Gravitationslinse heißt dabei, dass wenn Licht an einem Stern vorbeifliegt, dann wird das Licht abgelenkt, weil es eben auch von der Gravitation angezogen wird. Also den stärksten Gravitationslinseneffekt hat aus unserer Perspektive natürlich unsere eigene Sonne. Das ist durchaus sehr interessant. So hat man damals über die Position eines bestimmten Sternes bei einer Sonnenfinsternis vor 100 Jahren auch experimentell nachweisen können, dass die allgemeine Relativitätstheorie von Einstein sehr viel Sinn macht, weil er eine andere Ablenkung oder eine andere Position für einen bestimmten Stern damit voraussagen konnte, als man das jetzt bei der newtonschen Gravitation hätte voraussagen können, das eben so beobachtet wurde. Aber das geht halt auch bei anderen Sternen, bei denen Licht vorbeizieht. Und was man dann beobachtet, ist nicht das Licht von dem Stern selbst, sondern ein Objekt, das hinter diesem Stern ist, verändert eben die Helligkeit aufgrund des Gravitationslinseneffektes. Und wenn jetzt eben ein schwerer Planet um einen solchen Stern kreist, dann ändert das, wie stark dieser Gravitationslinseneffekt ist, was dann wiederum dazu führt, dass die Helligkeit des weiter entfernten Hintergrundobjektes sich verändert. Und das lässt sich eben auch periodisch beobachten, wenn es eben um einen Planeten handelt. Und so hat man eben mittlerweile auch einige Sterne gefunden. Was diese Methode jetzt allerdings besonders interessant macht, ist, dass es die einzige bisher bekannte Methode ist, mit der es theoretisch auch möglich ist, außerhalb der Milchstraße Planeten zu entdecken. Man kann jetzt in anderen Galaxien nicht wirklich einzelne Sterne auflösen, aber da man ja eh jetzt nicht die einzelnen Sterne beobachtet bei diesem Gravitationslinseneffekt, sondern eben gerade auch den Hintergrund, wäre es auch hier denkbar, dass man in anderen Galaxien so Planeten findet, einfach nur weil sich die Helligkeit aufgrund der Gravitationslinse verändert. Das ist jetzt allerdings noch nicht gelungen, aber ich finde, das ist ein sehr spannender Ansatz. Und dann gibt es natürlich auch die gleiche Methode, die wir schon beim Neptun hatten, dass man aufgrund von Umlaufbahnen von Planeten, die man bereits beobachtet hat, um andere Sterne herum, deren Umlaufbahnen berechnen kann und dann feststellen kann, oh, die gehen nur auf, wenn wir davon ausgehen, dass es noch einen weiteren Stern gibt. Und so kann man auch Planeten sozusagen, also man kann sie so nicht unbedingt in dem Sinne entdecken, wie ich das vorhin beschrieben habe, also nachweisen, aber es hilft bei der Entdeckung insofern, als dass man potenziell Zeitpunkte, zu denen man diesen Stern beobachten sollte, berechnen kann und dann sieht man, ob dieser Planet da ist oder nicht. Und dann kann man ihn auch nachweisen. Also es gibt so gesehen einen Unterschied zwischen Entdeckung und Nachweisen. Ja, das waren jetzt so die wesentlichen Methoden, die ich hier vorstellen wollte.

Fazit (00:48:48)

Janine: Sehr schön, dann haben wir jetzt, glaube ich, einen ganz guten Überblick darüber gewonnen, welche verschiedenen Methoden eingesetzt werden und ich würde fast sagen, wir können zum Fazit kommen.

Helena: Ja, dann kommen wir doch zum Fazit. Also mein Fazit, weil ich jetzt nach über zehn Jahren mich nochmal mit diesem Thema beschäftigt habe, ist so, ja, also es gibt deutlich mehr Methoden als die Radialgeschwindigkeitsmethode und die Transitmethode mittlerweile, die auch erfolgreich dazu geführt haben, dass man Planeten entdeckt hat wirklich. Das fand ich schon mal sehr spannend jetzt festzustellen. Und auch, dass es mit Hobbyastronomie möglich ist, so Beobachtungen wie die Transitmethode einfach nachzumessen quasi. Also wenn man jetzt weiß, TRAPPIST-1 hat dann und dann einen Transit und dann ist irgendwie Nacht und der Himmel ist sternenklar und ich hätte jetzt ein Teleskop, dann könnte ich mir das tatsächlich einfach angucken. Das fand ich doch sehr spannende Erkenntnis.

Janine: Ja, mein Lieblingsfazit zu dieser Folge ist, die NASA hat ein Reisebüro für Exoplaneten. Das hat mich wirklich über die Maße begeistert.

Helena: Dann buch mal deinen nächsten Urlaub dort.

Janine: Ja, bin dabei, bin dabei. Ja, Fazit, es gibt unterschiedliche Methoden zur Entdeckung und ja, alle haben halt im Wesentlichen mit Beobachtung und Messung zu tun. Ich habe vor allem mitgenommen, dass es ja eigentlich alle Beobachtungen oder alle Methoden fast das Gleiche machen. Mehrere beschäftigen sich mit der Intensität des Lichtes, aber aus anderen Gründen. Und das finde ich ganz spannend, dass es halt quasi für die Beobachtung unterschiedliche Herangehensweisen gibt, um eben zu wissen, bewegt sich der Stern. Also einmal ist es bei der Radialgeschwindigkeitsmethode die Farbe, die sich verändert oder eben bei der Astrometrie die Position, die sich verändert. Aber im Wesentlichen aus den gleichen Gründen, nämlich ein Planet kreist um einen Stern und der Stern wird in Bewegung versetzt. Das finde ich daran ganz spannend. Und ja, was gibt es noch zu sagen? Ich bin tatsächlich auch sehr gespannt, wie dieser Gravitationsinnenseffekt dann vielleicht später noch zu Entdeckungen führen wird. Das weiß man ja vielleicht in zehn Jahren oder so.

Helena: Ja, ich bin gespannt.

Janine: Ja, denn ja, wahrscheinlich werden auch da die Instrumente immer feiner und die Technik verbessert sich. Und bis 1992 waren Exoplaneten eine Vermutung und dann wurden sie der Reihe nach entdeckt, bis es jetzt halt tatsächlich über 5000 sind und sie werden weiter beobachtet. Es gibt übrigens noch kein Exoplaneten, auch wenn es zahlreiche gibt, die sogar in habitablen Zonen liegen, auf denen bisher Leben nachgewiesen werden konnte. Aber da ist ja auch immer noch die Frage, von welcher Art von Leben reden wir hier? Und wie würden wir das vorfinden und nachweisen können? Also da wird wahrscheinlich auch noch viel Forschung passieren, weil ja, wie eingangs gesagt, die ESA hat zumindest das auch als Forschungsinteresse, sich nach potenziellem Leben im Universum umzusehen bei der Suche nach Exoplaneten. Und ja, das ist deswegen einfach ein furchtbar spannendes Thema und ich bin gespannt, was da noch auf uns zukommt.

Nächste Folge: Normalverteilung im August (00:52:08)

Helena: Ja, und in der nächsten Folge im August reden wir dann über ein Thema, das schon häufiger irgendwie in irgendeiner Form in einer Folge erwähnt wurde, aber dem wir noch nicht so viel Aufmerksamkeit gewidmet haben. Und zwar geht es darum, was ist eigentlich diese Normalverteilung bzw. diese Gauß'sche-Glockenkurve? Ja, warum ist sie so wichtig und was hat das Ganze mit Dinosauriern zu tun?

Janine: Dinosaurier, yay!

Call to Action (00:52:37)

Janine: Ja, wenn euch diese Frage genauso brennend interessiert wie mich zum Beispiel, denn Dinosaurier sind immer ganz cool. Ich habe heute auch Dinosauriersocken an, übrigens. Ja, jedenfalls, wenn ihr das nicht verpassen wollt und auch unsere vorangegangenen Folgen nachhören möchtet, zum Beispiel die über Asteroiden und den Weltraum, dann folgt uns doch gerne auf Mastodon unter @datenleben@podcasts.social oder guckt auf unserer Webseite www.datenleben.de vorbei. Da könnt ihr uns gerne Feedback hinterlassen oder uns auch per E-Mail Kommentare oder Anregungen schicken zu unseren Folgen, Themenvorschläge. Und ja, falls euch unsere Arbeitsamtdenkweise gefällt, könnt ihr uns auch als Data Scientist buchen für Analysen und Projekte.

Helena: Ja, dann bleibt mir nur noch für eure Aufmerksamkeit zu danken und bis zum nächsten Mal.

Janine: Tschüss!

Outro (00:53:28)

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