Eine künstlerische Darstellung von 51 Pegasi b, dem ersten Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist.
(Bild: © NASA / JPL-Caltech)
Paul M. Sutter ist Astrophysiker bei Die Ohio State University, Gastgeber von Fragen Sie einen Raumfahrer und Weltraumradiound Autor von "Dein Platz im Universum."Sutter hat diesen Artikel dazu beigetragen Expertenstimmen von Space.com: Op-Ed & Insights.
Das jüngster Nobelpreis für Physik wurde zwischen Jim Peebles, einem außergewöhnlichen Kosmologen, und zwei Schweizer Astronomen, Michel Mayor und Didier Queloz, aufgeteilt.
Bürgermeister und Queloz fanden den ersten Exoplanet Umkreisen eines sonnenähnlichen Sterns, was aus zwei Gründen ein Meilenstein war: Es zeigte schlüssig, dass die Sonne nicht der einzige Stern ist, der eine Planetenfamilie beherbergt (etwas, das wir lange gedacht, aber nie demonstriert hatten), und dass das Universum wirklich ist , sehr seltsam.
Den Start pulsieren
Der aufmerksame Leser wird im obigen Absatz bemerken, dass ich in meinem Wortlaut sehr klar war: Bürgermeister und Queloz entdeckten den ersten Exoplaneten, der a umkreist sonnenähnlich Stern, nicht der erster Exoplanet selbst. Dieser Kredit geht an Aleksander Wolazczan und Dale Frail im Jahr 1992. Tatsächlich haben sie einen Zwei-gegen-Eins-Deal abgeschlossen und zwei Planeten gefunden, die denselben Stern umkreisen.
Aber dieser Stern war völlig anders als unsere Sonne. Es war eine Pulsar, ein schnell rotierender, dichter übrig gebliebener Kern eines einst riesigen Sterns. Dieser Pulsar spritzte regelmäßig einen Strahl über die Erde, wie das Blinken eines entfernten Leuchtturms - daher der Name Pulsar. Während die Exoplaneten um diesen toten Kern kreisten, zerrten sie sanft am Pulsar und ließen ihn wackeln, was zu subtilen Änderungen der Häufigkeit von Pulsarspritzern hier auf der Erde führen würde.
Dies war zwar ein wichtiger Fund für die Astronomie, aber nicht genau das, wonach wir gesucht hatten. Wir wollten wissen - und wollen es immer noch wissen - ob es da draußen eine andere Erde gibt. Und obwohl das Konzept, dass Planeten eine Supernova-Detonation überleben und dennoch den übrig gebliebenen Kern umkreisen, ein saftiges Problem ist, über das wir uns Gedanken machen müssen, hilft es uns bei unserer Jagd nicht direkt. Darüber hinaus beruhte die auf dem Pulsar verwendete Technik auf den regulären Frequenzen seiner Impulse, ein Trick, den wir bei regulären Sternen nicht anwenden konnten.
Mainstream machen
Stattdessen mussten wir beobachten, wie die Sterne selbst wackelten, und erst einige Jahre später hatten die Astronomen die Technologie perfektioniert, um diese Messung durchzuführen.
Die Technologie stützte sich auf ein Spektrometer, ein Gerät zum Aufteilen von Licht von einer entfernten Quelle in eine Vielzahl von Komponenten (im Wesentlichen ein sehr wissenschaftlicher Regenbogen). Mit diesem Spektrum konnten Astronomen wie Mayor und Queloz die Signaturen bekannter Elemente wie Wasserstoff und Kohlenstoff anhand der Fingerabdrücke finden, die sie im Spektrum hinterlassen. Von dort aus konnten sie Tag für Tag auf den Stern starren und nach Veränderungen im Spektrum suchen.
Und diese Veränderungen im Spektrum könnten die Bewegung des Sterns offenbaren durch die Doppler-Verschiebung. Die gleiche Verschiebung, die dazu führt, dass das Heulen eines Krankenwagens die Tonhöhe ändert, wenn es an Ihnen vorbeifährt, passiert mit Licht. Wenn sich eine Quelle auf Sie zubewegt, wird das Licht in Richtung höherer, blauer Frequenzen verschoben, und wenn sich eine Quelle von Ihnen wegbewegt, geht es auf niedrigere, rötlichere Frequenzen zurück.
Dies war keine neue Technik; Astronomen messen seit fast zweihundert Jahren die Doppler-Verschiebung von Sternen.
Doch 1995 gingen Mayor und Queloz noch einen Schritt weiter und erhöhten die Präzision ihres Instruments auf ein neues Niveau, wobei sie auch nach kleinsten Änderungen Ausschau hielten.
Wenn ein Planet einen Stern umkreist, zieht die Schwerkraft dieses Planeten wie eine Leine an einem hartnäckigen Hund am Stern. Der Stern wird sich nicht viel bewegen - Sterne überwiegen normalerweise ihre Planeten um mehrere Größenordnungen -, aber sie bewegen sich immer noch, hoffentlich auf erkennbare Weise. Und 1995 das Paar zukünftige Nobelpreisträger haben es geschafftDies bestätigt das unverkennbare Hin und Her im Spektrum des Sterns 51 Pegasi, ein Wackeln, das nur von einem relativ kleinen, unsichtbaren Begleiter verursacht werden konnte - einem Exoplaneten im Orbit.
Langweilig ist am besten
51 Pegasi ist nicht besonders bemerkenswert, und das macht die Entdeckung eines Exoplaneten dort so bemerkenswert. Es ist nur ein normaler, alltäglicher Stern, der etwa 50 Lichtjahre entfernt sitzt, eine Masse von etwa 10% mehr als die Sonne und ein etwas höheres Alter von 6 Milliarden Jahren.
Es ist ein normaler Stern, der ein normales Sternleben führt und um den sich mindestens ein Planet befindet. Genau wie unsere Sonne.
Die Entdeckung durch Bürgermeister und Queloz leitete ein neues Zeitalter der Exoplanetenjagd ein, das zu Hunderten und schließlich Tausenden bestätigter Exoplanetenentdeckungen führte. Sie sind jetzt so alltäglich, dass Ankündigungen selten in die Nachrichten eindringen, und es ist nur eine Frage der Zeit, bis wir einen erdähnlichen Zwilling finden.
Manche mögen es heiß Jupiter
Aber der Planet, der 51 Pegasi umkreist, ist nichts anderes als das, was wir in unserem Sonnensystem sehen, und es war so überraschend, dass eine der ersten Reaktionen auf seine Entdeckung darin bestand, das Ergebnis insgesamt als Müll wegzuwerfen.
Aber das Ergebnis von Bürgermeister und Queloz war unbestreitbar, und wir mussten uns der Realität stellen, die Pegasi uns präsentierte. Sein Planet, damals synchronisiert 51 Pegasi b und jetzt von der Internationalen Astronomischen Union Dimidium genannt (obwohl einige Astronomen an seinem informellen Namen Bellerophon festhalten), ist ein ziemlich typischer Gasriese, ungefähr die Hälfte der Masse des Jupiter oder das 150-fache der Masse der Erde.
Und es umkreist nur 8 Millionen Kilometer von seinem Mutterstern entfernt.
Für den Kontext ist das mehr als siebenmal näher als Merkur unserer Sonne.
Wie kam es, dass ein massiver Gasriese, der sich nur am Rande eines Sonnensystems bilden kann, wo es genügend Rohstoffe gibt, um einen Planeten in solch massiven Ausmaßen zu sammeln, so unangenehm nahe an seinem Elternteil landete? Wir sind uns immer noch nicht ganz sicher, aber wir haben uns einen coolen Namen für sie ausgedacht: heiße Jupiter.
Mit einer engagierten Beobachtung haben Bürgermeister und Queloz zwei Tricks ausgeführt. Sie haben eine neue Ära der Astronomieforschung bei Exoplaneten eingeleitet und jahrzehntelanges Verständnis für die Entstehung von Planeten auf den Kopf gestellt. Kein Wunder, dass sie einen Nobelpreis gewonnen haben.
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