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Fremde Sonnensysteme : Im Schatten des Kometenschweifs

  • -Aktualisiert am

Verraten hat sich der Exokomet lediglich in Lichtkurven – Für eine solche dreidimensionale Darstellung braucht es daher künstlerische Phantasie. Bild: Michaela Pink, Universität Innsbruck

Exoplaneten kennt man inzwischen Tausende, aber „Exokometen“? Gleich drei davon fanden Astronomen nun mit einem neuen Weltraumteleskop. Die Auswertung der Daten ist schwierig, macht aber Hoffnung auf weitere Funde.

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          Kometen können faszinierende Himmelserscheinungen sein. Ihre hellen, langgezogenen Schweife und ihr plötzliches Erscheinen sorgten einst für Angst und Schrecken: Vom Altertum bis ins Mittelalter wurden sie nicht selten als Vorboten von Unglück und Katastrophen gedeutet. Heute interessieren sich Astronomen aus rein wissenschaftlichen Gründen für die Himmelskörper, denn sie enthalten oft unverändertes Material aus der Frühzeit des Sonnensystems.

          Aber nicht nur dort erforschen Astronomen die Schweifsterne: Mit dem im April 2018 gestarteten Weltraumobservatorium Tess haben Wissenschaftler aus Österreich, Großbritannien und den Niederlanden drei Kometen in der Nähe des 64 Lichtjahre entfernten Sterns Beta Pictoris entdeckt. Der außergewöhnliche Fund gelang mit demselben Verfahren, mit dem Astronomen normalerweise Exoplaneten im Umlauf um ferne Sterne aufspüren: der Transitmethode.

          Minimale Verdunkelung des Sternenlichts

          Bei dieser Methode messen die Forscher vorübergehende, minimale Verdunklungen des Sterns. Diese entstehen, wenn ein Planet oder ein anderer Himmelskörper aus Sicht der Erde vor ihm vorbeizieht und ihn dabei teilweise bedeckt. Im Falle der jetzt gefundenen Exokometen betrug die Verdunklung des Sternenlichts gerade einmal 0,2 Prozent – ein Planet dunkelt das vom Stern empfangene Licht normalerweise um ein bis zwei Prozent ab.

          Die Entdeckung der Kometen erforderte deshalb eine besonders präzise Analyse der Messdaten, bei der zum Beispiel die natürlichen Helligkeitsschwankungen des Sterns selbst herausgerechnet werden mussten, berichten die Astronomen um Sebastian Zieba und Konstanze Zwintz von der Universität Innsbruck in der Zeitschrift „Astronomy & Astrophysics“. Dabei kam ihnen der technische Fortschritt zu Hilfe: Das von der Nasa betriebene Weltraumteleskop Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ist Nachfolger der sehr erfolgreichen Mission „Kepler“, mit der bisher mehr als 2500 Exoplaneten aufgespürt werden konnten.

          Eindeutig ein Komet

          Im Vergleich zu Planeten sind Kometen sehr kleine Himmelskörper. Ihr Durchmesser variiert zwischen einigen hundert Metern bis zu wenigen Kilometern. Das ist selbst für Tess zu klein, um eine messbare Verdunklung des Sterns zu erzeugen. „Was wir sehen, ist nicht der Kometenkern selbst, sondern das Material, das vom Kometen abgeht“, erklärt Konstanze Zwintz. Nähert sich ein Komet seinem Stern, dann erhitzt sich das flüchtige Material in seinem Innern – ein Millionen Kilometer langer Schweif aus Staub und Gas entsteht.

          Der Schweif ist zwar nicht völlig lichtundurchlässig wie ein Planet, aber wesentlich größer – das Verdunkelungsereignis dauert entsprechend länger. Bei dem größten der drei von Zieba, Zwintz und ihren Kollegen entdeckten Kometen zog es sich über knapp zwei Tage. „Die Schwankungen aufgrund der Verdunkelung durch ein Objekt im Orbit des Sterns können eindeutig auf einen Kometen zurückgeführt werden“, bestätigen die Astronomen.

          Künstlerische Illustration des 2018 gestarteten „Transiting Exoplanet Survey Satellite“ (TESS).

          Leider lassen sich aus den Daten nur wenige Informationen über die Kometen selbst herauslesen. Wie aus unserem eigenen Sonnensystem bekannt, bewegen sich die meisten Kometen auf langgestreckten Bahnen mit Umlaufzeiten von Jahrzehnten, Jahrhunderten oder sogar Jahrtausenden. Manche lösen sich sogar vollständig auf oder stürzen in die Sonne – beziehungsweise in den Stern, um den sie kreisen. Die drei beobachteten Transits waren daher wohl einmalige Ereignisse. Selbst die Größe der Schweife ist nicht eindeutig bestimmbar, wie Zwintz berichtet: „Das Ausmaß des Staubschweifes könnte sehr groß und nicht sehr dicht oder aber weniger groß und dafür dichter sein. Beide Situationen würden die gleiche Lichtkurve ergeben.“

          Wenn sie auch ihre Kometen bei Beta Pictoris nicht wiedersehen werden, hoffen Zwintz und ihre Kollegen auf weitere Funde. Anders als Kepler hat Tess nicht nur einen kleinen Ausschnitt des Himmels im Blick, sondern rund 200 000 über den ganzen Himmel verteilte Sterne. Darunter sind sehr viele junge Sterne, die vermutlich noch von Staub- und Trümmerwolken umgeben sind und damit viele Kometen besitzen sollten.

          Jugendlicher Stern umgeben von Staub

          Ein solches Exemplar ist auch Beta Pictoris. Mit einem Alter von etwa 23 Millionen Jahren gilt der Stern im südlichen Sternbild Bildhauer als jugendlich: Die Sonne ist mehr als 200 Mal älter. Schon lange bevor der erste Exoplanet entdeckt war, wussten Astronomen, dass Beta Pictoris von einer dichten Staubscheibe umgeben ist. In dieser Scheibe bildet sich sehr wahrscheinlich ein Planetensystem. Einen Planeten, Beta Pictoris b, fanden Forscher im Jahr 2010 anhand von Beobachtungen im nahen Infrarotbereich mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte.

          Der Fund von Zieba, Zwintz und ihrem Team ist der erste direkte Nachweis von Kometen mit Tess – aber nicht der ersten Exokometen überhaupt. Erste Hinweise auf Kometen bei Beta Pictoris fanden Astronomen schon 1987, allerdings auf spektroskopischem Wege und damit indirekt. Die ersten direkten Nachweise mit der beschriebenen Transitmethode gelangen vor wenigen Jahren mit Kepler, jedoch bei weiter entfernten Sternen. Beta Pictoris gilt wegen seiner relativen Nähe und seiner Staubscheibe als ideales Studienobjekt zur Erforschung entstehender Planetensysteme.

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