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Weltraumteleskop Kepler findet Kandidaten für Erdähnliche Exoplaneten

Seit März 2009 umkreist das NASA-Weltraumteleskop Kepler und sucht nach Exoplaneten, also nach Planeten, die nicht unsere Sonne sondern andere Sterne umrunden. Kepler bewegt sich auf einer Bahn, die nur wenig von der der Erde abweicht. Das Weltraumteleskop läuft der Erde immer etwas hinterher, entfernt sich so nach und nach von unserem Planeten und kann so ohne Sichtbehinderung durch die Erde Sterne beobachten. In einem genau definierten Himmelsareal mit etwa 100.000 Sternen im Sternbild Schwan sucht Kepler nach Planetentransits, welche sich durch eine minimale Helligkeitsabnahme des betroffenen Sterns bemerkbar machen.

Das US-Weltraumteleskop Kepler sucht in einem festen Ausschnitt des Sternenhimmels im Sternbild Schwan (Cygnus) nach Exoplaneten. Quelle: NASA 

Bei einem Planetentransit schiebt sich der Planet auf seiner Umlaufbahn  zwischenzeitlich vor die Sternscheibe und dunkelt sie dadurch ein wenig ab. Bei dem Vorübergang eines jupitergroßen Planeten beispielsweise, beobachtet man eine Helligkeitsabnahme von etwa 1/100 (1%), bei einem erdgroßen Planeten sind es lediglich noch 1/10000 (0,1 Promille).  Aus dem Grad der Helligkeitsabnahme läßt sich also unmittelbar die Größe des Exoplaneten herleiten. Der Zeitraum zwischen zwei Vorübergängen ergibt die Umlaufzeit und damit auch den Abstand des Planeten von seinem Heimatstern. Kennt man außerdem auch noch die Leuchtkraft des Heimatsterns, so können auch begründete Vermutungen über die Oberflächentemperatur des Exoplaneten angestellt werden.

Die entscheidende Voraussetzung für die Beobachtung eines Planetentransits bei einem fremden Stern ist allerdings, daß die Bahnebene des Exoplaneten nicht allzusehr gegen die Sichtlinie geneigt ist. Die Wahrscheinlichkeit für die Beobachtung eines Transits von einem in etwa erdgroßen Planeten liegt bei nur 0,005 (0,5%), erhöht sich aber natürlich mit der Anzahl der beobachteten Sterne. Ein einzelner (vermeintlicher)Planetentransit (Vorübergang des Planeten vor der Sternscheibe) muß noch nichts bedeuten, denn die Helligkeitsabnahme eines Sterns kann auch andere Ursachen haben. Beobachtet man aber einen Transit 2 oder gar 3 mal (in  gleichen zeitlichen Abständen) hintereinander, dann handelt es sich um einen echten Planetenkandidaten. Ab mindestens 4 beobachteten Transits gilt die Entdeckung des Exoplaneten als gesichert. 

Bis zum jetzigen Zeitpunkt hat Kepler 1253 Planetenkandidaten entdeckt. Eine so große Anzahl an Exoplaneten erlaubt es, eine ungefähre Häufigkeitsverteilung der verschiedenen Planetentypen in unserer Milchstraße herzuleiten. Damit rückt auch  die Beantwortung einer der spannensten Fragen der Wissenschaft in erreichbare Nähe: Wie häufig oder wie selten sind Planeten, welche unserer Erde ähneln und deshalb auch der mögliche Heimatplanet von außerirdischem Leben sind, ja vielleicht sogar von außerirdischen Zivilisationen?

Schon im 16. Jahrhundert befasste sich der italienische Philosoph Giordano Bruno mit diesen Fragen. Er stütze sich auf das damals ganz  neue Weltmodell des Kopernikus, das nicht mehr die Erde als Mittelpunkt des Universums ansah, sondern die Sonne, um die sich alle Planeten drehten, die Erde eingeschlossen. Bruno ging aber wesentlich weiter als Kopernikus, indem er von einem unendlichen Universum ohne Mittelpunkt ausging. Die Sterne am Himmel gehörten nicht zu einer Kugelschale als äußere Grenze der geamten  Welt, wie bis dato (fast) alle Astronomen meinten. Vielmehr waren es unzählige, weit entfernte, über das gesamte unendliche Universum verteilte Sonnen, ähnlich der unsrigen, die auch von Planeten umkreist wurden, darunter sicher auch welche, die der Erde glichen und bewohnt waren.

Giordano Bruno: Über das Unendliche, das Universum und die Welten Quelle: www.amazon.de/

Giordano Bruno war Pantheist. Gott stand für nicht als Schöpfer außerhalb oder über der Welt, sondern war mit ihr identisch. Gott und das unendliche Universum, das war für ihn ein und dasselbe!

Gott ist das Unendliche im Unendlichen, die Allgegenwart in allem, nicht über dem Universum oder außerhalb desselben, sondern auf höchste Weise in allem anwesend, allem immanent.

Ich glaube an ein unendliches Universum, als Schöpfung der unendlichen Allmacht, da ich es der göttlichen Güte und Macht für unwürdig erachte, wenn sie unzählige Welten schaffen kann, nur eine endlich begrenzte Welt geschaffen zu haben.

Im All ist weder Mitte, noch Umkreis, sondern wenn Du willst, ist in allem eine Mitte und jeder Punkt kann als Mittelpunkt irgend eines Umkreises gelten.

In einem solchen unendlichen Universum oder Weltall gab es auch unzählige Welten, Sonnen und Planeten.

Ich behaupte, daß das All unendlich ist, daß eine Unzahl von Weltkörpern existiert: Gestirne, Erden, Sonnen.

Die für ihre Zeit sehr modernen Ansichten Brunos waren der Kirche suspekt. Zeitlebens wurde Bruno als Ketzer verfolgt. Viele Jahre lang konnte er der kirchlichen Inquisition entkommen, aber am Ende wurde er in eine Falle gelockt und gefangengesetzt. Er wurde wegen Gotteslästerung angeklagt und zum Tode verurteilt. Nach 8 Jahre Kerker wurde Bruno im Jahre 1600 in Venedig bei lebendigem Leibe auf dem Scheiterhaufen verbrannt. Bis heute fand die Kirche kein ernsthaftes Wort des Bedauerns für den Justizmord an Giordano Bruno.

Mit dem unendlichen Universum lag Giordano Bruno ohne Zweifel richtig, ebenso mit der Vielzahl an Sonnen und Planeten. Aber gibt es auch viele Erden, wie er meinte?

Die neuesten Ergebnisse des Weltraumteleskops Kepler deuten tatsächlich darauf hin, daß Bruno auch damit Recht behalten könnte.

Unter den 1253 Kandidaten finden sich zwar hauptsächlich kleine neptunähnliche und große jupiterähnliche Gasplaneten und sogenannte Supererden mit mehrfacher Erdmasse. Doch erstmals hat man auch Planeten gefunden, die genauso groß oder sogar kleiner wie die Erde sind!

Exoplaneten-Kandidaten des US-Weltraumteleskops Kepler. Quelle: NASA

Insgesamt sind es immerhin 68, davon 54 in der habitablen Zone,  also in einem Abstand von ihrem Stern, der flüssiges Wasser und damit auch Leben auf dem Planeten erlaubt. Von diesen 54 Planeten haben 5 genau dieselbe Größe wie die Erde. Es könnte sich dabei also um echte Zwillinge der Erde handeln. Ob es da tatsächlich Leben gibt könnte erst eine spektroskopische Atmosphären-Analyse klären.

Wenn man dabei neben Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf auch Spuren von Methan und Kohlendioxid finden sollte, so wäre das äußerst verdächtig, denn die Gase Sauerstoff und Methan reagieren normalerweise sofort miteinander, so daß es Quellen geben muß, welche ständig die durch chemische Reaktionen verbrauchten Anteile nachliefern. Auf der Erde handelt es sich bei diesen Quellen um das Leben selbst:

1)Pflanzen (Algen und Landpflanzen): Sie gewinnen ihre Energie durch Photosynthese, indem sie unter Verwendung von Kohlendioxid und Wasser Sonnenenergie zum Aufbau energiereicher organischer Verbindungen nutzen. Dabei verbrauchen sie Kohlendioxid (CO2) und setzten Sauerstoff (O2) als Abfallprodukt in die Atmosphäre frei.

2) Fäulnisbakterien: Diese zersetzen zur Energiegewinnung andere abgestorbene Organismen und setzen dabei aus den abgebauten organischen Verbindungen die Gase Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) frei.

Die Entdeckung einer Zweiten Erde in den unendlichen Weiten des Universums wäre eine Revolution in der Wissenschaft mit tiefgreifenden Auswirkungen auf die menschliche Weltanschauung. Giordano Bruno hätte seine Freude daran.

Jens Christian Heuer

Quelle: http://www.nasa.gov/