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Exoplaneten : Die glühend heiße Schwester der Erde

Die Erde und Kepler 78b im direkten Vergleich Bild: David A. Aguilar, CfA

Astronomen haben einen Planeten im Sternbild Schwan aufgespürt, der wie unser Heimatplanet aufgebaut ist, aber eine Oberfäche aus flüssiger Lava hat.

          Siebenhundert Lichtjahre von uns entfernt, ein wenig größer als die Erde und eine Umlaufperiode von nur 8,5 Stunden - so lautet der knappe Steckbrief des extrasolaren Planeten Kepler-78b, den Astronomen im Frühjahr dieses Jahres in den Daten des amerikanischen Weltraumteleskops Kepler entdeckt haben. Kaum war die Nachricht bekannt geworden, haben Forscher um Francesco Pepe von der Universität Genf das 3,5-Meter-Teleskop des Observatoriums Roque de los Muchachos auf La Palma in Richtung von Kepler-78, einen im Sternbild Schwan gelegenen sonnenähnlichen Stern, gerichtet, um dessen Trabanten genauer zu untersuchen. Die gleiche Idee hatten auch Andrew W. Howard von der Universität of Hawaii und seine Kollegen, die Kepler 78b mit dem Zehn-Meter-Keck-Teleskop auf dem Mauna Kea ins Visier nahmen. Beide Forschergruppen haben dem erdgroßen Planeten seine Masse und seine Dichte entlocken können.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Rund 160 bestätigte Exoplaneten gehen auf das Konto des Weltraumteleskops Kepler, das bis vor kurzem - der Planetenjäger hat aufgrund eines irreparablen Schadens seine Arbeit aufgeben müssen - einen Himmelsausschnitt mit mehr als 150 000 Sternen nach einer zweiten Erde observierte. Kepler nutzt dazu das sogenannte Transitverfahren. Wenn ein Planet an einem Planeten vorüberzieht, verringert sich die Helligkeit des Sterns kurzzeitig auf charakteristische Weise. Die Größe eines Trabanten lässt sich dann am Verlauf der gemessen Lichtkurve ablesen. Auf diese Weise hat man herausgefunden, dass Kepler-78 ein Objekt umkreist, das die 1,2-fache Größe der Erde besitzt.

          Verräterisches Wackeln

          Um sicher zu gehen, dass für die Helligkeitsschwankungen tatsächlich ein vorüberziehender Planet verantwortlich ist, sind weitere Beobachtungen, etwa mit irdischen Teleskopen, notwendig. Dabei sucht man nach einem leichten „Wackeln“ des Zentralsterns, das der umlaufende Planet aufgrund seiner Gravitationskraft verursacht. Anhand der Stärke dieser Bewegung lässt sich auf die Masse des Planeten schließen. Denn je massereicher der Trabant ist, desto stärker wackelt der Stern hin und her.

          Dieses Verfahren haben die Forschergruppen aus Genf und Hawaii jeweils genutzt, um die Masse von Kepler-78b zu ermitteln. Ihre Messergebnisse, die - Messfehler eingerechnet - übereinstimmen, sind jetzt in der Zeitschrift „Nature“ (doi: 10.1038/nature12767 und /nature12768) erschienen. Während Pepe und seine Kollegen eine 1,7-fache Erdmasse gemessen haben, ermittelten die Forscher um Howard eine 1,86-fache Erdmasse. Kepler-78b ist damit der kleinste Exoplanet, bei dem sowohl die Größe als auch die Masse und damit auch die Dichte bestimmt werden konnte. Danach hat der Exoplanet eine Dichte von 5,3 Gramm pro Kubikzentimeter, die der Erde recht nahe kommt (5,5 Gramm pro Kubikzentimeter). Die Forscher leiten daraus ab, dass die Beschaffenheit von Kepler-78b der Erde recht ähnlich ist - der Mantel besteht hauptsächlich aus Gestein, der Kern vermutlich aus Eisen.

          Heiße fremde Welt

          Außer seiner Größe und Masse dürfte Kepler-78b allerdings kaum weitere Ähnlichkeit mit der Erde haben. Denn der Exoplanet benötigt nur wenige Stunden für einen Umlauf um seine Sonne, die er in einem Abstand von nur einer Million Kilometer umkreist, was dem Hundertstel der Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht. Bis zu 3000 Grad dürften deshalb auf der Oberfläche von Kepler-78b herrschen und die Gesteinskruste müsste deshalb geschmolzen sein, glauben die Forscher.

          Für die Astronomen ist der Planet ein Rätsel: „Wir wissen nicht, wie er entstanden ist und wie er dorthin kam, wo er heute ist. Wir wissen nur, dass er nicht überleben wird“, sagt David Latham vom Harvard-Smithsonian Center of Astrophysics in Cambridge, der an den Messungen beteiligt war. Denn Kepler-78b wird, auf astronomischen Zeitskalen gerechnet, seinem Heimatstern so nahe kommen, dass er von ihm eines Tages verschluckt wird.

          Manfred Lindinger

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