Aktueller Stand der Exoplanetenentdeckungen

Protoplanetare Scheibe um den Stern AB Aurigae. (Bildquelle: ESO/Boccaletti et al.; CC BY 4.0 CC BY)

Methoden der Exoplanetenentdeckung

Per Definition sind Exoplaneten Planeten, die einen anderen Stern als die Sonne umkreisen. Aus diesem Grund werden sie auch als extrasolare Planeten bezeichnet. Die von der "Extrasolar Planet Encyclopaedia" geführte Liste der bestätigten Exoplanetenentdeckungen wächst ständig und enthält aktuell über 4900 Einträge mit bestätigten Exoplanetenentdeckungen, darunter über 3600 Planetensysteme. [1]

Seit der ersten Entdeckung eines Exoplaneten im Jahr 1988 hat sich die Suche nach Exoplaneten rasant weiterentwickelt. Während man in der ersten Zeit im wesentlichen auf die Radialgeschwindigkeitsmethode setzte, kamen im Lauf der Zeit immer neue Methoden hinzu. Mittlererweile können Exoplaneten mit einer Vielzahl von Methoden nachgewiesen werden.

Bislang wurden über 4000 extrasolare Planeten entdeckt. Allerdings wird jeder Exoplanetenkatalog unvollständig bleiben. Er stellt lediglich eine Sammlung von Entdeckungen dar, deren physikalische Eigenschaften geeignet sind um von den verwendeten Beobachtungsverfahren im Rahmen ihrer Messgenauigkeit entdeckt zu werden. So kann ein Planet beispielsweise mittels der Transitmethode entdeckt werden, aufgrund seiner geringen Größe oder Masse jedoch für andere Verfahren unsichtbar sein. Aus diesem Grund erfolgt die Suche häufig nicht gezielt, sondern durch Beobachtung einer Vielzahl von Sternen über einen langen Zeitraum. Eigens für diesen Zweck wurden mehrere Weltraumteleskope entworfen.

Aktueller Stand

Es mag mittlerweile selbstverständlich erscheinen, dass Planetensysteme keine Ausnahmeerscheinung im Universum sind, allerdings gelang erst 1988 die erste Entdeckung eines Exoplaneten. Diese war anfänglich noch Umstritten und konnte erst im Jahr 2003 endgültig bestätigt werden. Als erste Entdeckung eines Exoplaneten, der einen Hauptreihenstern umkreist gilt heute der Exoplanet um den Stern 51 Pegasi. In den Jahren darauf wurden rasch weitere Exoplaneten entdeckt. Die Technik war nun soweit fortgeschritten, das sich ein neuer Zweig der Astronomie zu etablieren begann.

Histogramm der Exoplanetenentdeckungen aufgetragen über der Zeit.

Obige Grafik zeigt die Anzahl der Exoplanetenentdeckungen pro Jahr, sowie die Gesamtanzahl der bestätigten Entdeckungen. Der Anstieg der Planetenentdeckungen in den letzten Jahren ist darauf zurückzuführen, dass die NASA zwischen 2009 und 2018 mit dem Kepler Weltraumteleskop über ein leistungsfähiges Beobachtungssystem verfügte, dessen primärere Einsatzzweck die Entdeckung neuer Exoplaneten war. Mittlerweile wurde es durch das Weltraumteleskop TESS ersetzt.

In den wenigen Jahren, in denen es technisch möglich ist, wurden sehr viele Exoplaneten entdeckt (>4100). Durch verbesserte Verfahren und neue Großteleskope ist auch in naher Zukunft mit einem deutlichen Anstieg der Entdeckungen zu rechnen.

Masse aufgetragen über der Umlaufzeit für über 3500 entdeckte Exoplaneten. Masse aufgetragen über der Umlaufzeit für über 3500 entdeckte Exoplaneten.

Wenngleich es in zunehmendem Maße gelingt erdähnliche Gesteinsplaneten zu entdecken, ist die Gesamtzahl dieser Entdeckungen noch gering. Dazu kommt, das infolge von Einschränkungen der verwendeten Verfahren die entdeckten erdähnlichen Planeten meist sehr kurze Umlaufzeiten haben und sehr kleine Sterne umkreisen (Rote Zwerge). Diese Umstände führen vermutlich zu einer Synchronrotation der Planeten wodurch eine Seite des Planeten in permanente Nacht gehüllt bleibt und die andere permanent der Sonne zugewandt ist. Die Entdeckung eines Gesteinsplaneten, der in Bezug auf Masse und Entfernung zum Zentralstern mit der Erde vergleichbar ist steht derzeit noch aus.

Aktuelle Entdeckungen

Abbildung der protoplanetaren Scheibe um AB Aurigae mit SPHERE. (Bildquelle: ESO/Boccaletti et al.; CC BY 4.0 CC BY)

Beobachtung eines Protoplaneten gibt Aufschlüsse über Mechanismen der Planetenentstehung (04. April 2022)

Durch direkte Beobachtung mit dem Subaru-Teleskop und dem Hubble-Weltraumteleskop haben Forscher in der protoplanetaren Scheibe des Sternensystems AB Aurigae den bislang jüngsten Exoplaneten entdeckt. Der noch im Entstehen befindliche Protoplanet umkreist seinen Zentralstern im Abstand von 93 AU und könnte zu einem Gasriesen mit neunfacher Jupitermasse heranwachsen.

Die große Entfernung vom Zentralgestirn könnten darauf hindeuten, dass die Planetenentstehung hier nach dem Gravitations-Instabilitäten-Modell erfolgt. Bei diesem Modell wird die planetare Scheibe im Außenbereich zunächst instabil, was sich in der Bildung von Spiralarmen äußert. Anschließend kollabieren Teile der Scheibe durch ihre eigene Schwerkraft und bilden dabei direkt Gasriesen.

Quellen:

Künstliche Intelligenz entdeckt 301 neue Exoplaneten (22. November 2021)

Die Bestätigung von Exoplanetenkandidaten ist ein zeitaufwendiger Prozess bei dem die Messungen von verschiedenen Detektionsverfahren miteinander verglichen werden um mögliche Fehldetektionen bestmöglich auszuschließen. Forschern der NASA ist es jetzt gelungen in den Daten des Kepler Weltraumteleskopes mit einem neuronalen Netzwerk namens "ExoMiner" auf einen Schlag 301 neue Exoplaneten zu bestätigen.

Quelle: Position des Exoplanetenkandidaten und künstlerische Darstellung des Binärsystemes. (Bildquelle: X-ray: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/Grendler; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)

Erster Exoplanetenkandidat in einer anderen Galaxie (25. Oktober 2021)

Forscher der NASA haben durch Auswertung von Daten des Chandra Röntgenteleskops einen ersten Exoplanetenkandidaten in einer anderen Galaxie gefunden. Der Kandidat wurde bei der Suche nach Transitereignissen im Röntgenbereich entdeckt. Er befindet sich in der Whirlpool-Galaxie und umkreist ein Doppelsternsystem (M51-ULS-1), in den ein Neutronenstern (oder schwarzen Loch) Gas von seinem Begleitstern abzieht und in einer kleinen Akkretionsscheibe im Röntgenbereich zum Leuchten bringt.

Zum derzeitigen Zeitpunkt kann allerdings auch nicht ausgeschlossen werden, dass es sich um einen roten oder braunen Zwerg handelt. Das Detektionsverfahren von Transitereignissen im Röntgenbereich scheint jedoch prinzipiell für die Entdeckung von extragalaktischen Exoplaneten geeignet. (via nasa.gov)

Quelle: Zirkumpolare Scheibe um den Stern PDS-70 mit einer kleinere zirkumpolaren Scheibe um einen Exoplaneten des Systemes. (Bildquelle: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.)
Mehrplanetensystem um den sonnenähnlichen Stern TYC 8998-760-1. (Bildquelle: ESO/Bohn et al.; 2020-07-22)

Möglicher Nachweis eines Exomondes in Entstehung (22. Juli 2021)

Ein mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) aufgenommenes Bild des in Entstehung befindlichen Planetensystemes um den Stern PDS-70 in 400 Lichtjahren Entfernung. Es zeigt die zirkumpolare Scheibe um den Stern mit Bereichen, welche bereits durch Planeten von Gas und Staub befreit wurden. Ebenfalls zu sehen ist eine zirkumpolare Scheibe um einen der Exoplaneten des Systems. (Kleiner heller Punkt unterhalb der Bildmitte). In dieser Scheibe könnten Exomonde entstehen.

Quelle:

Erstes Bild eines Mehrplanetensystemes um einen sonnenähnlichen Stern (22. Juli 2020)

Rechts ist das erste direkte Bild eines Exoplanetensystems mit mehreren Planeten zu sehen, die einen sonnenähnlichen Stern umkreisen. Es besteht aus zwei Gasriesen, welche mit Pfeilen markiert sind. Sie umkreisen den ungefähr 310 Lichtjahre entfernten Stern TYC 8998-760-1 der Spektralklasse K3 IV. Der Stern ist mit 4500 Kelvin Oberflächentemperatur etwas kühler als die Sonne und noch sehr jung (16.7 Millionen Jahre). Das Planetensystem wurde vom SPHERE Instrument der Europäischen Südsternwarte aufgenommen. Bei den anderen Lichtpunkten handelt es sich um Hintergrundsterne.

Quellenangaben

  1. Exoplanet Team: "The Extrasolar Planet Encyclopaedia." Online