Auf den Wunsch eines Lesers hin, hier mal eine kleine Einführung in die wunderbare Welt der Transits extrasolarer Planeten.
Transit? Was is’n das?
Video: Antonio Cerezo, Pablo Alexandre, Jesús Merchán, David Marsán (www.aerlig.es)
Aufnahmen des Planeten Venus, wie er vor unserer Sonne herzieht.
So etwas ähnliches machen extrasolare Planeten vor ihrem eigenen Zentralstern auch. Nur können wir das so direkt wie bei der Venus nicht sehen. Indirekt aber schon, wenn wir die Helligkeit des Sterns fest im Blick halten:
Animation. Hans Deeg, Instituto de Astrofísica de Canarias
Aber das funktioniert natürlich auch nur dann, wenn wir die Bahn des Planeten für unsere Sichtverhältnisse günstig liegen. Wir brauchen also Glück, um auf diese Weise einen Planeten aufzuspüren. Dieses Glück – also die Wahrscheinlichkeit – einen Planetentransit zu sehen, lässt sich tatsächlich berechnen.
Das Glück ist mit den Suchenden
Wir gehen zunächst davon aus, dass es keinen Grund gibt, warum Planeten eine bestimmte Ebene bei ihrer Bewegung um ihren Zentralstern bevorzugen sollten. Die Neigung der Bahnebene kann also von uns aus gesehen, alle möglichen Winkel annehmen. Wie muss aber die Neigung aussehen, damit wir überhaupt einen Planetentransit sehen können.
Das folgende Bild soll es mal verdeutlichen:
(Bild: Mit Hilfe von Inkscape und OpenClipArt erstellt.)
Das Bild kann durch Anklicken vergrößert werden. Wir befinden uns in etwa y Entfernung von einem Stern (1). Ein Planet kreist in der horizontalen Ebene in Entfernung a um diesen Stern. Wir sehen den Planeten aber nur dann vor seinem Stern vorbeiziehen, wenn die Neigung der Bahnebene gamma dieses extrasolaren Planeten gegen unsere Sichtlinie im grauen Bereich liegt.
Wenn wir die Bahnebene um 90 Grad drehen würden, dann läge der graue Bereich außerhalb unseres Sichtfeldes. Dafür wären aber außerirdische Astronomen, die senkrecht zu uns auf das Planetensystem schauen könnten, in der Lage den Transit des Planeten zu sehen.
Sollten wir es tatsächlich mal schaffen, Funkkontakt zu einer anderen außerirdischen Zivilisation aufzunehmen, wäre es irgendwann sicherlich interessant die Listen extrasolarer Planeten zu vergleichen. So neben diversen anderen Dingen natürlich 😉
Das Verhältnis zwischen der gesamten Kugeloberfläche (aller möglichen Sichtpunkte in Entfernung y) und des kleinen Segmentes innerhalb der beiden weißen Kreise (die möglichen Sichtpunkt in Entfernung y, für die ein Transit sichtbar wird) ist dann:
 S }{4\pi (a %2B y)^2}&bg=ffffff&fg=000000&s=1)
Dabei ist:
und
Wenn wir das einsetzen und berücksichtigen, dass y sehr viel größer als a ist, dann erhalten wir für unsere Transitwahrscheinlichkeit ganz einfach:
Die Spitze eines Eisberges. Aber was für eine!
Die Wahrscheinlichkeit um einen Stern von der Größe unserer Sonne einen Planeten zu “sehen” bei etwa 0.5%. Besser wird es für Planeten, die näher dran sind an ihrem Stern. Wenn wir Planeten im Abstand von 0.1 AU von ihrem Stern sehen wollen, dann sehen wir immerhin 5% aller prinzipiell möglichen Planetensysteme dieser Art.
Zum Glück gibt es sehr viele Sterne da draußen und von daher haben wir gute Chancen überhaupt was zu sehen. Im Moment zählen wir bei CoRoT 15 entdeckte Planeten. Die über die Transitmethode entdeckten Planeten sind daher natürlich nur die Spitze eines riesigen Eisberges.
Da wir aber in der extrasolaren Planetenforschung erst ziemlich am Anfang stehen, ist jeder gefundene Planet wertvoll. Außerdem können wir aus Transits jede Menge anderer Sachen sehen, die bei anderen extrasolaren Planeten, die keine Transits zeigen, nicht so einfach herauszukriegen sind. Insofern ist diese Spitze besonders wertvoll für uns Planetenforscher. Es ist sozusagen die Speerspitze der Forschung ins Neuland der extrasolaren Planeten.
Aber dazu demnächst mehr.
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(1) Hier stecke ich schon die Bedingung hinein, dass die Entfernung y sehr viel größer als die Enternung a ist. Für extrasolare Planeten ist das immer gegeben. Schließlich ist der nächste Stern Proxima Centauri 4,2 Lichtjahre von uns entfernt. Wir sehen vornehmlich Planeten in Abständen von wenigen Astronomischen Einheiten oder Bruchteilen davon. 1 Lichtjahr ist etwa 60 000 AE. Passt also.
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