Eine neue Methode zum Nachweis extrasolarer Planeten. Teleskope sind hier nicht sinnvoll.

2017 beschrieb ich vier Hauptmethoden zur Entdeckung von Planeten – Astrometrie, Mikrolinsen, Radialgeschwindigkeitsmessungen und Transite. Hinzu kommt die Technik der direkten Visualisierung. Dank der immer besseren Arbeit der Teleskope wurden inzwischen mehrere Dutzend Planeten entdeckt. Alle fünf Methoden haben einen gemeinsamen Nenner. Sie verlassen sich auf Beobachtungen mit Teleskopen im sichtbaren Licht. In diesem Fall gibt es große Hoffnungen auf Webbs Beobachtungen sowie auf neue Superteleskope wie das Giant Magellanic Telescope.

Kann man die Planeten anders beobachten als mit optischen Teleskopen?

Die Planeten können auch mit Radioteleskopen gesehen werden. Allerdings muss eine wichtige Bedingung erfüllt sein. Das Radiosignal muss stark sein, was bedeutet, dass entweder der Planet oder seine Umgebung eine so starke Quelle von Radioemissionen sein muss, oder das Radioteleskop muss für sehr empfindliche und hochauflösende Beobachtungsbeobachtungen verwendet werden.

An dieser Stelle denken Sie wahrscheinlich an die Radiostrahlung, die unsere Zivilisation produziert, die ein Beweis für die Existenz intelligenten Lebens ist. Was Astronomen jedoch anbieten, sind Beobachtungen von Radiowellen, die unter anderem durch die Wechselwirkung des Sternwinds mit dem Magnetfeld des Planeten entstehen. Auf Riesenplaneten wie unserem Jupiter dürften solche Phänomene besonders ausgeprägt sein. Im Sonnensystem kann dieser Gasriese auf Radiobildern sehr hell sein, selbst im Vergleich zur Sonne. 

Jupiter und seine Radiobeobachtungen, also der Ausgangspunkt für eine neue Methode zum Nachweis extrasolarer Planeten.

Jupiter im Sonnensystem ist so nah, dass Beobachtungen sogar von Radioastronomen mit selbstgebauten Instrumenten möglich sind. Der Effekt der Wechselwirkung von Sonnenwindelektronen mit dem Magnetfeld des Jupiters manifestiert sich in Form von Radiorauschen im Bereich von 10 bis 40 MHz, das von der Seite des Planeten kommt.

Selbst die besten Amateurbilder von Jupiter sind natürlich nicht so gut wie die, die mit professionellen interferometrischen Gittern von Radioteleskopen gewonnen werden. Im Fall des VLA (Very Large Array, ein Netzwerk von Radioteleskopen in New Mexico, USA), das dank der gemeinsamen Arbeit von 27 Teleskopen eine ziemlich hohe Winkelauflösung von Radiobeobachtungen liefert, sieht Jupiter so aus wie auf dem Bild unter. Anstelle von Flecken wie bei Beobachtungen mit niedriger Auflösung, die den Planeten und den sogenannten Torus zeigen, der durch den Auswurf von Material vom Mond Io gebildet wurde, erhalten wir ein Bild, das dem Jupiter ähnelt, wie wir ihn kennen. Das heißt, Wolkenbänder in der oberen Atmosphäre.

In Wirklichkeit beobachten wir jedoch durch die Wahl der richtigen Wellenlänge für Beobachtungen Jupiter unter der Wolkendecke. Beobachtungen mit dem VLA bei Längen von 2 und 3 cm, also Frequenzen von 8 bis 18 GHz, erlauben uns, 30–90 km tief in diesen Planeten zu blicken.

Neue Generation von Radioteleskopen für die Suche nach extrasolaren Planeten benötigt

Extrasolare Planeten sind leider viel weiter entfernt als Jupiter. Um ein vorbeiziehendes Funksignal zu erfassen, müssen riesige Radioteleskope gebaut werden. Und nicht einmal Radioteleskope, sondern interferometrische Gitter, die hochauflösende Beobachtungen ermöglichen. Außerdem sind wir nicht daran interessiert, die Merkmale ihrer Oberfläche zu beobachten, sondern ihre Position in Bezug auf den Stern genau zu bestimmen.

Bis heute konnten wir keine Planeten mit Hilfe von Radiowellen beobachten, aber Computersimulationen deuten darauf hin, dass das Signal sehr klar und leicht zu erkennen sein sollte, wenn wir die entsprechende Beobachtungsauflösung erreichen.

Solche Radiobeobachtungen werden natürlich vor allem bei Riesenplaneten mit starken Magnetfeldern möglich sein. Wenn uns dies jedoch gelingt, werden wir die genauesten Messungen der Umlaufbahn eines solchen Objekts und Hinweise auf seine innere Struktur haben. Selbst wenn es andere Planeten mit geringerer Masse und schwieriger zu entdecken im System gibt, wird eine genaue Bestimmung der Flugbahn eines der Planeten es einfacher machen, sie bei anderen Objekten zu verfeinern.

Quelle: Berkeley, Inf. eigenes, Eingangsfoto: NASA/JPL-Caltech/R. Großhandel (IPAC)