Wie findet man Exoplaneten?

0:00 "Weltraumschlau in 15 Minuten", ein Kinderpodcast der Stiftung Planetarium Berlin und Radio Teddy. "Archenholt-Sternwarte, bitte kommen. Hier spricht Spacey vom Weltraumteleskop Tess." Äh, Spacey? Wohin hat es dich denn schon wieder verschlagen? Du bist auf einem Weltraumteleskop? Spacey, bitte komm!

0:23 "Archenholt-Sternwarte, bitte kommen. Zielobjekt lokalisiert. Datenanalyse läuft." Spacey, stopp! Warte doch mal auf uns! Halluzinierst du schon wieder oder bist du etwa ohne uns los? Eigentlich reise ich mit euch und Spacey gemeinsam durchs Weltall. Mein Name ist Christine und ich arbeite bei den Berliner Planetarien und Sternwarten, auch bekannt als die Stiftung Planetarium Berlin.

0:48 Natürlich bin ich auch dieses Mal nicht alleine unterwegs. Ich bin Alexandra und bin elf Jahre alt. Ich bin Jonathan, Jonathan Leo und bin sieben Jahre alt. Ich bin Kai und bin 13 Jahre alt. Ich bin Veit und bin acht Jahre alt. Herzlich willkommen zu einer neuen Folge von Abgespaced. So viel kann ich euch schon mal verraten.

1:09 Wir verlassen heute unser Sonnensystem und werden uns auf eine sehr knifflige Suche begeben. "Archenholt-Sternwarte, bitte kommen. Hinweis auf einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems gefunden." Ach Spacey, du verrätst ja schon wieder alles. "Ich optimiere nur deine Datenübertragung. Du bist heute sehr langsam."

1:30 Also gut, dann komme ich mal auf den Punkt. Wir suchen heute zusammen nach Exoplaneten. "Exoplaneten sind Planeten, die um andere Sonnen kreisen. Also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems." Spacey, jetzt aber Ruhe, sonst dreh ich deinen Lautsprecher ab. Bevor wir uns auf die Suche nach Exoplaneten machen, sollten wir nochmal klären, was Planeten überhaupt sind.

1:53 "Ein Planet ist eine runde Kugel, fast runde Kugel." "Also ein Planet sind halt große Himmelskörper, entweder aus Gestein oder aus Gas, die um einen Stern kreisen in einer festen Umlaufbahn." "Ein Planet ist sozusagen eine Zusammenpressung von Materialien, wo man dann vielleicht drauf leben kann." Gute Ideen habt ihr da. Jeder Planet oder jeder Himmelskörper hat so eine Art Steckbrief.

2:19 Und in diesem Steckbrief steht dann drin, was so einen Planeten ausmacht. Vielleicht kann Spacey uns mal helfen und sagen, was steht denn im Steckbrief eines Planeten so drin? "Im Ausweis steht, er umkreist einen Stern. Er sieht rund aus, weil seine eigene Schwerkraft ihn so geformt hat." "Und er hat seine Umlaufbahn von anderen großen Objekten freigeputzt und beherrscht somit seine eigene Bahn durch seine Gravitation."

2:45 Danke, Spacey. Um unsere Sonne kreisen ja acht Planeten. "Merkur." "Jupiter." "Venus." "Saturn." "Erde." "Uranus." "Neptun." "Mars." Wisst ihr denn, wie man sich merken kann, in welcher Reihenfolge sich die Planeten befinden? "Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere Nachthimmel." "Mein ist der Merkur, Vater Venus, erklärt Erde, mir ist Mars, jeden ist Jupiter, Sonntag ist Saturn, unseren ist Uranus und Nachthimmel ist Neptun."

3:18 Und wenn wir uns jetzt mal überlegen, dass es in unserer Galaxie zwischen 100 und 200 Milliarden Sterne gibt, habt ihr eine Vorstellung, wie viele Planeten es um diese Sterne herum geben könnte? "Ich denke, etwas wie 500." "Ich denke vielleicht so 500 Milliarden." "Tausende Milliarden." "Wissenschaftler vermuten mehr als 100 Milliarden Planeten allein in unserer Galaxie. Ihre Existenz lässt sich nur schwer nachweisen."

3:49 Und trotzdem wurden bis heute über 5000 Exoplaneten um andere Sonnen herum entdeckt. Jedes Jahr werden es mehr. Aber wenn sie nicht mal mit einem starken Teleskop zu sehen sind, wie sollen wir denn danach suchen? "Man kann Exoplaneten mit der Mathematik suchen." "Ich glaube, so hat man auch damals den Neptun entdeckt, weil man sich die Umlaufbahn des Uranus angeguckt hat und gesehen hat, dass irgendwas an den Planeten zerrt.

4:14 Und dadurch wusste man dann, dass irgendein anderer Planet noch da war und so hat man dann Neptun entdeckt." Das ist richtig? "Ich vermute, dass man vielleicht auch Planeten empfinden kann, wenn man sich die Sterne über einen längeren Zeitraum anguckt. Und wenn sie zum Beispiel für eine kurze Zeit dunkler werden, könnte es sein, dass ein Planet davor ist."

4:30 Ihr habt schon gute Ideen. Aber ob das so klappt? Sag mal, Spacey, du hast dich doch vorhin vom Weltraumteleskop TESS gemeldet. TESS ist doch extra für die Suche nach Exoplaneten entwickelt worden. "TESS kann 200.000 Sterne gleichzeitig beobachten und verwendet bei der Suche nach Exoplaneten die Transit-Methode.

4:50 Das funktioniert so. Wenn ein Exoplanet vor seinem Stern vorbeizieht, blockiert er einen kleinen Teil des Sternenlichts. Der Stern erscheint für einen kurzen Moment etwas dunkler, so wie bei einer Mini-Mini-Mini-Mini-Sonnenfinsternis. Diese Lichtveränderung misst TESS und identifiziert so einen Exoplaneten."

5:12 "Man misst nicht so gut, weil das vielleicht die Augen schaden könnte." "Vielen reicht auch nicht die Geduld, weil man kann es über viele Jahre hinweg machen und trotzdem nichts finden." "Vielleicht könnte es auch sein, dass die Bahn des Planeten so ist, dass er von uns aus gesehen nie vor seinen Stern kommen kann."

5:29 Genau. Und was machen wir dann? "Dann gibt es ja noch die andere Methode. Sie kam bei der Entdeckung des ersten Exoplaneten zum Einsatz." Stimmt. Das ist auch noch gar nicht so lange her. Habt ihr eine Idee, wann das gewesen sein könnte? "1990." "Vielleicht 1970 oder 60." "29er Jahren." Hm. Ich weiß es auch nicht mehr so ganz genau.

5:53 Spacey, eigentlich könnten wir doch gleich mal eine Zeitreise zu diesen beiden Wissenschaftlern machen. Sie haben für die Entdeckung des ersten Exoplaneten einen ganz besonderen Preis bekommen. "Ja, ja. Genauso war es. Einen Augenblick bitte. Ich starte die Zeitreise-App." "Zeitreise-App ist bereit."

6:21 "Genf, 8. Oktober 2019." Ah, unser Flug wird angezeigt. Michelle, wir müssen zu Gate 12. François, mein Schatz, wie gut, dass du immer alles im Blick hast. Haha, du hast eben eher Augen für das Weltall. Ja, das stimmt. Das haben Astronomen so an sich. Unbekannte Nummer, da gehe ich nicht ran. Komm, lass uns gehen. Nicht, dass wir den Flug verpassen.

6:47 Ich freue mich so sehr auf unsere Enkelkinder. Und ich erst. Pässe und Bordkarten bitte. Schon wieder mein Telefon. Wer ist das bloß? Ich kann jetzt nicht. Wo habe ich denn nur die Bordkarten? Ah, hier. Bitte schön. François und Michelle Major? Ja, die sind wir. Vielen Dank. Guten Flug. Bis zum Einsteigen ist noch ein bisschen Zeit.

7:11 Ich schaue mal in meinen Laptop, wer heute den Nobelpreis für Physik bekommt. Kauf dir doch endlich ein Handy, Schatz. Das ist doch umständlich, jedes Mal den Laptop herauszuholen. Schon wieder. Ich gehe nicht ran. Siehst du, Schatz, deshalb habe ich kein Handy. Damit mich niemand stören kann, wenn ich im Weltall unterwegs bin oder zu meinen Enkelkindern reise.

7:34 Nobelpreis-Life-Übertragung. Interessant. Den Nobelpreis für Physik bekommen in diesem Jahr drei Wissenschaftler für die Erforschung unseres Kosmos. Wer ist es denn? Psst. Ah, Kollege Peebles. Ein guter Mann. Michelle, hast du das gehört? Du hast den Nobelpreis gewonnen. Unglaublich. Jetzt weiß ich, warum mein Telefon immer zu klingelt.

8:10 Aber jetzt geht unser Flug. Schnell. Michelle, wir müssen einsteigen. Monsieur Mayor, einmal hierher schauen, bitte. Bitte einmal lächeln. Monsieur Mayor, wie fühlen Sie sich als Nobelpreisträger? Na ja, ich kann es selbst noch gar nicht fassen. Wie ist es Ihnen und Ihrem Studenten Didier vor 24 Jahren gelungen, den ersten Exoplaneten genannt, 51 Pegasi B zu entdecken?

8:33 Wir haben mit Hilfe eines Teleskops Hunderte von sonnenähnlichen Sternen über mehrere Jahre hinweg beobachtet. Mit meinem selbst entwickelten Elodie-Spektrografen konnten wir die Geschwindigkeit dieser Sterne bestimmen. Ein Stern stach besonders hervor, Pegasi B. Wir konnten messen, wie dieser Stern ein ganz kleines bisschen hin und her schwangte.

9:01 Und wenn ein Stern schwankt, dann kann das ein Hinweis darauf sein, dass um ihn herum vielleicht ein Planet kreist. Nach meinen Berechnungen müsste die Schwankung des Sterns heute wieder besonders deutlich in Erscheinung treten. Das würde bestätigen, dass ein Objekt regelmäßig um den Stern kreist. Hast du das Teleskop eingestellt und das Elodie-Spektrometer kalibriert, Didier?

9:36 Ja, habe ich. Wieder derselbe Messwert, Didier. 51 Pegasi schwankt periodisch. Da muss ein massereiches Objekt sein, das mit seiner Schwerkraft den Stern hin und her zieht. Unsere Messungen zeigen, die Schwankung wiederholt sich alle 4,2 Tage. Aber das Objekt muss sehr wenig Masse haben, denn die Schwankung von Pegasi 51 ist nur sehr klein.

10:02 Vielleicht ein Planet? Ja, das denke ich. Trotzdem komisch. In unserem Sonnensystem brauchen die Planeten eigentlich Monate und Jahre für eine Umkreisung der Sonne. Dieser Himmelskörper braucht nur 4,2 Tage. Meinst du, es könnte wirklich ein Exoplanet sein? Das wäre die erste Entdeckung überhaupt. Unglaublich. Aber ich halte es für möglich.

10:29 Lass es uns unseren Kollegen vorstellen. Mal sehen, was die dazu sagen. Auf unseren Exoplaneten! Das war eine Zeitreise ins Jahr 1995, als der erste Exoplanet, also ein Planet, außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt wurde. Dafür haben die beiden Wissenschaftler Michel Major und Didier Queloz 24 Jahre später den Nobelpreis für Physik bekommen.

11:00 Dr. Monika Stesche von der Stiftung Planetarium Berlin hat noch mehr Hintergrundwissen für uns. Monika, was haben denn die Kollegen eigentlich gesagt? Die waren natürlich erstmal sehr, sehr neugierig, denn zu der Zeit hat es doch einige Leute gegeben, die versucht haben, solche Exoplaneten zu finden.

11:18 Und deswegen haben die beiden auch jeden Hinweis rausgenommen, was für ein Stern das eigentlich ist, den sie sich da angeguckt haben. Denn sie wollten nicht, dass die Leute da nachgucken und ihnen dann vielleicht zuvorkommen. Wie konnten die Forscher dann eigentlich endgültig rausfinden, dass es auch ein Exoplanet war?

11:36 Von anderen Forschern haben sie den Stern auch beobachten lassen und sind genau auf die gleichen Ergebnisse gekommen. Und wenn etwas so regelmäßig schwankt, kann es nicht am Stern selber liegen. Man hat keinen weiteren Stern gefunden, der daran zerren könnte. Also bleibt nicht mehr so viel an Möglichkeiten übrig.

11:56 Was wissen wir heute über 51 Pegasi B? 51 Pegasi B hat mittlerweile Namen. Heißt die Medium, das heißt so viel wie halber Jupiter, weil er nämlich etwa halb so viel Masse hat wie der Jupiter. Ist allerdings wohl größer als der Jupiter. Und es ist ziemlich ungemütlich dort, denn er ist nahe an seinem Stern dran.

12:20 Der hat zu einem Temperatur von etwa 1000 Grad. Und landen oder rumlaufen könnte man auf ihm nicht, denn es ist ein sehr warmer Gasplanet, der mit einer ziemlich affenartigen Geschwindigkeit um seinen Stern herumsaust. Und wahrscheinlich von einer Seite geröstet wird und von der anderen es ist eiskalt, nämlich immer dieselbe Seite zu seinem Stern dreht.

12:43 Woher wissen wir denn, dass es ein Gasplanet ist? Weil das Signal, das Hin und Her wackeln vom Stern für einen Exoplaneten ganz schön doll war. Das heißt es muss ein ziemlich großer Planet sein und große Planeten bestehen normalerweise eben nicht aus Gestein. Ganz große Planeten bestehen aus Gasen. Wie weit ist Pegasi B von der Erde entfernt?

13:06 Ungefähr 50 Lichtjahre. Das heißt das Licht, was ja wahnsinnig schnell ist, braucht bis zu diesem Exoplaneten ungefähr 50 Jahre. Spacey ist ja auf dem Weltraumteleskop TESS. Was heißt eigentlich TESS? TESS ist eine Abkürzung für Transiting Exoplanet Survey Satellite. Also auf Deutsch ein Satellit, ein Weltraumteleskop, was sucht nach Transits von Exoplaneten, also diesen Mini-Sonnenfinsternissen.

13:38 Wie kann man denn am Licht eines Sterns entdecken, dass er wackelt? Das ist ganz schön tricky. Ich weiß nicht, ob alle einen Regenbogen kennen. Ich nehme an, die meisten kennen den Regenbogen. Regenbögen kann man auch künstlich herstellen, wenn man das Licht von Sternen nimmt und in diesen Regenbogen aufspaltet.

13:55 Und dann sind in diesem Regenbogen solche dunklen Linien drin. Und jede Linie ist an einer ganz bestimmten Stelle. Wenn sich nun dieser Stern auf uns zu oder von uns weg bewegt, dann sind diese Linien nicht an der Stelle, wo sie normalerweise wären, sondern wenn der Stern sich von uns weg bewegt, eher in Richtung rotes Ende vom Regenbogen.

14:14 Oder wenn sich der Stern auf uns zu bewegt, eher in Richtung blaues Ende vom Regenbogen. Dann kann man sagen, dieser Stern schwankt oder wackelt halt hin und her. Und dann wissen wir, da könnte etwas sein, was ihn wackeln lässt. Bringt Erde die Sonne auch zum Wackeln? Wahrscheinlich könnte man das nicht messen, denn wir haben ja eigentlich auch noch viel größere Planeten in unserem Sonnensystem.

14:36 Also wenn etwas unsere Sonne zum Wackeln bringt, würde ich eher mal sagen Jupiter. Was bringt es eigentlich überhaupt, nach Exoplaneten zu suchen? Zu gucken, ob es irgendwo Planeten gibt, ist der erste Schritt, um zu gucken, ob es vielleicht auch irgendwo Leben da draußen gibt. Und natürlich kann man, wenn man Planeten um andere Sterne beobachtet, auch sehr viel über unser eigenes Sonnensystem lernen.

14:59 Und je mehr andere Planeten man sich anschauen kann, desto mehr ändert sich auch unser Bild, was es eigentlich für verschiedene Planeten gibt. Denn wir haben unter den Exoplaneten Planetentypen entdeckt, die kennen wir aus unserem Sonnensystem gar nicht. Wir kennen keinen heißen Jupiter und wir kennen auch keine Supererden bei uns zum Beispiel.

15:15 Würde es in der Zukunft noch bessere Methoden geben, um Exoplaneten zu finden? Es gibt schon jetzt ein, zwei Methoden noch mehr als die beiden, die wir kennengelernt haben. Das sind aber immer noch die Hauptmethoden. Was man tun kann, ist immer feiner messen. Das heißt, wenn man diese Methoden hat, kann man immer kleinere Planeten damit finden.

15:38 Und dass man die Planeten selber untersucht, vor allem ihre Atmosphäre, ob sie eine haben und zum Beispiel, woraus die bestehen. Da könnte ein Hinweis drin stecken, ob es da Leben gibt oder nicht. Wir waren heute zusammen auf der Suche nach Exoplaneten, also nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.

15:58 Danke an Dr. Monika Stesche von der Stiftung Planetarium Berlin und an meine Planetenforscher-Kinder Alexandra, Veit, Kai und Jonathan. Beim nächsten Mal reisen wir gemeinsam in die Zukunft und fragen uns, können wir auf dem Mars leben? Bis dahin, immer schön abgespaced bleiben, eure Christine. RadioTeddy.