Exoplanet aus Eisen und Stein

Kepler 10b, der kleinste bisher entdeckte Planet außerhalb des Sonnensystems, hat eine ähnliche Dichte wie die Erde.

Das NASA Weltraumteleskop Kepler, dessen Mission darin besteht, nach extrasolaren Planeten zu suchen, hat seine erste felsige Welt entdeckt. Der Exoplanet mit der Bezeichnung Kepler 10b hat die 1,4-fache Größe der Erde und ist damit der kleinste jemals außerhalb unseres Sonnensystems entdeckte Himmelskörper.

Kepler 10b ist das erste Exemplar, bei dem sicher ist, dass er einen erdähnlichen Aufbau hat, also eine Dichte, die etwa der von Eisen entspricht. Bei anderen Vertretern, wie beispielsweise Corot 7b, sind die Astronomen mittlerweile nicht mehr sicher. Wie genau sich die Frage nach der Zusammensetzung eines Exoplaneten beantworten lässt, hängt davon ab, wie genau man die Eigenschaften des Sterns kennt, um den der fragliche Planet kreist.

Die Untersuchung geschieht folgendermaßen: Mit einem hochpräzisen Photometer wird die Helligkeit des Sterns gemessen. Passiert der Planet den Bereich zwischen Stern und Satellit, nimmt die gemessene Helligkeit leicht ab. Aus dieser Abdunkelung, welche im Promille-Bereich liegt, ergibt sich die Größe des Planeten. Um aus den Messungen der Abdunkelung eindeutige Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Exoplaneten ziehen zu können, muss genau bekannt sein, wie groß und wie leuchtkräftig der Stern ist. Der Abstand des Planeten lässt sich aus der Umlaufdauer berechnen, also den zeitlichen Abständen aufeinanderfolgenden Transits. Aus der Dopplerverschiebung der Spektrallinien des Sterns kann das Massenverhältnis von Stern zu Planet ermittelt werden. Ist die Masse des Sterns bekannt, kann dann auch die Masse des Planeten abgeleitet werden. Aus der Dichte des Planeten lässt sich schließlich auf seine Zusammensetzung schließen.

  Abb.: Die Masse eines Planeten lässt sich aus der Dopplerverschiebung (links), der Durchmesser aus dem Transit (rechts) ermitteln. Über die Dichte lässt sich auf die Zusammensetzung des Planeten schließen. (Bild: N. Batalha, San Jose State University)

Die Entdeckung von Kepler 10b erschließt sich aus Daten, die der Satellit Kepler im Zeitraum vom Mai 2009 bis zum Januar 2010 sammelte. Der Exoplanet Kepler 10b umkreist den Stern Kepler 10. Da dieser einer der hellsten anvisierten Sterne ist, konnten die Wissenschaftler ihn sehr genau untersuchen. Dabei detektierten sie starke Sternbeben, welche sich in der Dopplerverschiebung bemerkbar machen. So wie aus Erdbeben Informationen über die innere Struktur der Erde gewonnen werden können, half die Untersuchung der Beben des Sterns, ihn besser zu verstehen. Aus der genauen Kenntnis seiner Eigenschaften ergab sich der sichere Schluss, dass Kepler 10b felsiger Natur ist mit einer Dichte von 8,8 Gramm pro Kubikmeter, etwa dem 1,5-fachen Wert der Erde.

Seine Masse beträgt das 4,6-fache der Erde. Er läuft in nur 21 Tagen um seinen Stern und ist ihm damit 20 mal näher als Merkur an der Sonne. Damit befindet er sich allerdings noch weit entfernt von der sogenannten habitablen Zone, in welcher flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Planeten existieren kann. Die mittlere Temperatur von Kepler 10b beträgt 1833 K.

MH