Normalerweise ist eine fünfminütige Verspätung eine schlechte Sache, wenn man dadurch eine Reservierung für ein Abendessen verliert oder die Tickets für die neuste Show verpasst. Aber wenn ein Planet sich um fünf Minuten verspätet, werden Astronomen aufgeregt, weil es darauf hindeutet, dass sich eine andere Welt in der Nähe befindet.
Das Kepler-Observatorium der NASA hat einen Planeten entdeckt, der auf seiner Umlaufbahn abwechselnd zu spät und zu früh auftaucht, weil eine zweite, „unsichtbare“ Welt an ihm zerrt. Dies ist der erste definitive Nachweis eines zuvor unbekannten Planeten mit Hilfe dieser Methode. Kein anderes Verfahren hätte den unbeobachteten Begleiter entdeckt.
„Dieser unsichtbare Planet macht sich selbst durch seinen Einfluss auf den Planeten bemerkbar, den wir sehen können“, sagte Astronomin Sarah Ballard vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Ballard ist die leitende Autorin der Studie, die für die Veröffentlichung im The Astrophysical Journal akzeptiert wurde.
„Es ist als würde sich jemand einen Scherz erlauben und an deiner Türklingel schellen und dann wegrennen. Du weißt, dass jemand da war, auch wenn du niemanden siehst, wenn du nach draußen gehst“, fügte sie hinzu.
Die sichtbare und die unsichtbare Welt umkreisen den sonnenähnlichen Stern Kepler-19, der sich 650 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Lyra (Leier) befindet. Der Stern zwölfter Magnitude (Anm. d. Red.: Magnitude ist in diesem Fall ein Maß für die Helligkeit eines Sterns) kann an Abenden im September gut mit kleinen Teleskopen beobachtet werden.
Kepler entdeckt Planeten, indem es nach Sternen sucht, die etwas lichtschwächer werden, wenn ein Planet von uns aus gesehen direkt vor seinem Stern vorbeizieht, Transit genannt. Transits liefern einen entscheidenden Teil der Informationen – die physische Größe des Planeten. Je größer der Lichtabfall, desto größer ist der Planet im Verhältnis zu seinem Stern. Allerdings müssen der Planet und der Stern für uns exakt auf einer Linie liegen, damit wir einen Transit sehen.
Der erste Planet, Kepler-19b, zieht alle neun Tage und sieben Stunden vor seinem Stern vorbei. Er umkreist den Stern in einer Entfernung von 13,5 Millionen Kilometern, wo er auf eine Temperatur von rund 480 Grad Celsius aufgeheizt wird. Kepler-19b hat einen Durchmesser von knapp 29.000 Kilometern, was ihn etwas mehr als doppelt so groß wie die Erde macht. Er könnte einen „Mini-Neptun“ darstellen, allerdings bleiben seine Masse und Zusammensetzung unbekannt.
Falls Kepler-19b allein wäre, würde ein Transit dem nächsten folgen, wie ein Uhrwerk. Stattdessen kommen die Transits fünf Minuten zu früh oder fünf Minuten zu spät. Solche zeitlichen Änderungen bei den Transits zeigen, dass die Gravitation eines anderen Planeten an Kepler-19b zerrt und ihn abwechselnd beschleunigt oder verlangsamt.
In der Vergangenheit wurde der Planet Neptun auf ähnliche Weise entdeckt. Astronomen beobachteten Uranus und bemerkten, dass sein Orbit nicht den Vorhersagen entsprach. Sie erkannten, dass ein weiter entfernter Planet möglicherweise an Uranus zerrt und berechneten die erwartete Position der unbekannten Welt. Bald beobachteten Teleskope Neptun in der Nähe der vorhergesagten Position.
„Diese Methode ist vielversprechend für das Auffinden von Planeten, die anders nicht entdeckt werden können“, sagte der Harvard Astronom und Co-Autor David Charbonneau.
Bis jetzt wissen die Astronomen nichts über den unsichtbaren Planeten Kepler-19c, nur dass er existiert. Er wiegt zu wenig, um gravitativ so stark an dem Stern zu ziehen, damit seine Masse gemessen werden kann. Und Kepler hat keinen Transit von ihm registriert, was dafür spricht, dass sein Orbit gegenüber dem von Kepler-19b geneigt ist.
„Für Kepler-19c gibt es mehrere Szenarios, die mit unseren Daten übereinstimmen. Zum Beispiel könnte er ein Gesteinsplanet mit einer fünf Tage dauernden Umlaufzeit sein, oder ein Gasriese mit einem langen 100-Tage-Orbit“, sagte Co-Autor Daniel Fabrycky von der University of California in Santa Cruz (UCSC).
Das Kepler-Weltraumteleskop wird Kepler-19 während seiner Mission weiterhin überwachen. Diese zusätzlichen Daten werden helfen, den Orbit von Kepler-19c zu bestimmen. Zukünftige bodengestützte Instrumente wie HARPS-North werden versuchen, die Masse von Kepler-19c zu messen. Nur dann werden wir einen Anhaltspunkt über die Natur dieser unsichtbaren Welt haben.
Das Ames Research Center der NASA ist verantwortlich für die Entwicklung der Bodensysteme, die Operationen der Mission und die wissenschaftliche Datenanalyse. Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien) hat die Kepler-Mission entwickelt. Ball Aerospace and Technologies Corp. In Boulder (Colorado) entwickelte das Kepler-Flugsystem und unterstützt die Operationen der Mission mit dem Laboratory for Atmospheric and Space Physics an der University of Colorado in Boulder. Das Space Telescope Science Institute in Baltimore archiviert und verteilt die wissenschaftlichen Daten von Kepler.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge (Massachusetts) ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. CfA Wissenschaftler aus sechs Abteilungen untersuchen den Ursprung, die Entwicklung und das Schicksal des Universums.
Quelle: http://www.cfa.harvard.edu/news/2011/pr201124.html
(THK)
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