Riesige „Spiegel“-Planeten dank neuer Methode entdeckt

MOUNTAIN VIEW, KALIFORNIEN – Planeten im Orbit um andere Sterne haben bald keine Möglichkeit mehr, sich zu verstecken.

Zum ersten Mal haben Astronomen reflektiertes Sternenlicht genutzt, um Hinweise auf die mögliche Existenz von 60 großen, heißen Welten zu erhalten. Während diese Planeten gemächlich um ihre Sterne kreisen, fungieren sie wie riesige Spiegel, die kurzfristig ein bisschen zusätzliches Licht in Richtung Erde werfen. Das verursacht eine kleine, aber messbare Änderung in der Helligkeit ihres Systems.

Die Entdeckungen müssen noch unabhängig durch eine andere Methode der Planetenjagd bestätigt werden. Aber wenn es nur ein paar dieser Welten wirklich gibt, dann könnten sie uns etwas Wichtiges darüber beibringen, wie solche heißen Planeten von der Größe Jupiters entstehen.

„Man sieht eine Aufhellung, wenn sich der Planet hinter seinen Stern bewegt, da man in diesem Moment seine Tagseite sieht“, sagt Sarah Millholland, eine Graduierte der Yale Universität. Sie stellte die Ergebnisse am Freitag auf der Kepler and K2 Science Conference vor.

Die 60 möglichen Planeten haben sich zwischen fast 200.000 Sternen versteckt – in einem Abschnitt des Himmels, den das Kepler-Teleskop der NASA fast vier Jahre lang abgesucht hat. Auch wenn Kepler zwischen all diesen Sternen mehr als 2.300 bestätigte Planeten entdeckt hat, kann es nicht alle Welten sehen, die dort existieren müssen.

Das liegt daran, dass das Teleskop um die Sonne kreist und entfernte Planetensysteme im Normalfall genau richtig ausgerichtet sein müssen, damit ihre Planeten zwischen ihrem eigenen Stern und Kepler im sogenannten Transit vorbeiziehen. Dann kann das Teleskop einen Planeten aufspüren, wenn dieser für kurze Zeit einen Teil des Sternenlichts verdeckt. Diese Konstellation kommt aber nur bei etwa zehn Prozent der Heißen Jupiter vor, wie man diese Klasse der Exoplaneten bezeichnet.

„Mit der Transit-Methode sind wir immer noch auf die Systeme beschränkt, die auf eine bestimmte Art ausgerichtet sind. Das heißt, dass wir den überwiegenden Großteil der Planeten in der Galaxie nicht untersuchen können“, sagt Courtney Dressing vom Caltech. „Sarah hat eine Möglichkeit gefunden, noch weitere Planeten zu identifizieren, selbst in falsch ausgerichteten Systemen.“

Der Haken: Diese Planeten müssen entweder sehr groß oder sehr hell sein.

„Man braucht etwas, dessen Radius groß genug ist, damit [der Planert] das Licht reflektieren kann“, sagt Millholland. Oder man braucht eine kleine, aber anomal stark reflektierende Welt wie den Lavaplaneten Kepler-10b.

ES GLÄNZT UND FUNKELT

Zusammen mit Greg Laughlin von der Yale-Universität entwickelte Millholland eine Methode des maschinellen Lernens, die Anzeichen für solche Planeten aus vier Jahren von Kepler-Daten herausfiltern kann. Basierend auf ihren vorherigen Arbeiten wussten Millholland und Laughlin, nach was sie suchen mussten. Außerdem gab es mehrere Welten – einschließlich eines Heißen Jupiters in Keplers Beobachtungsabschnitt –, die das Licht ihres Sterns reflektierten.

Mit Tausenden künstlicher Datensätze und den Beobachtungen dieser bekannten Planeten trainierten Millholland und Laughlin den Algorithmus, die gewaltigen Datensätze von Kepler nach solchen funkelnden Planeten zu durchsuchen.

Millholland ließ das Programm über 142.630 Kepler-Sterne laufen und suchte nach großen Planeten, die ihren Stern im Laufe von weniger als einer Erdwoche umkreisten. Heraus kamen 60 mögliche Heiße Jupiter – etwa viermal so viele, wie Kepler durch die normale Transit-Methode gefunden hat.

Heiße Jupiter sind selten: Bisherige Beobachtungen lassen darauf schließen, dass sie nur um etwa ein Prozent der sonnenähnlichen Sterne kreisen. Es ist unwahrscheinlich, dass sich durch die neue Entdeckungsmethode die Auffassung davon großartig verändern wird, wie häufig diese Planeten vorkommen. Sie könnte Wissenschaftlern aber dabei helfen, mehr über die Entstehung dieser seltsamen Welten zu lernen: Formten sie sich weiter von ihren Sternen entfernt und wanderten dann ins Innere des Systems? Oder entstanden sie dort, wo sie jetzt sind?

Eine Möglichkeit zur Beantwortung dieser Frage ist die Suche nach Heißen Jupitern in Systemen, in denen kleinere Welten bereits in entfernten Umlaufbahnen um ihren Stern entdeckt wurden. Falls sich große, heiße Welten dort nahe an ihrem Stern befinden, ist es deutlich unwahrscheinlicher, dass sie sich weiter entfernt formten und dann systemeinwärts wanderten. Bei diesem Szenario wären ihre kleineren Geschwister aufgrund der Anziehungskraft des größeren Planeten aus der Bahn geworfen worden.

„Das könnte unsere Vorstellung davon verändern, ob [diese Planeten] allein sind oder nicht – wir werden erfahren, ob sie wirklich solche herrischen, furchtbaren Geschwister sind“, sagt Dressing.

Zuerst müssen die Planeten jedoch bestätigt werden. Avi Shporer vom Caltech hält es für wahrscheinlich, dass viele der 60 Welten nicht wirklich existieren.

„Aber selbst eine einzige Entdeckung eines echten Planeten unter diesen Kandidaten wird aufregend sein“, sagt er, „sowohl wissenschaftlich gesehen als auch für die Verbesserung dieser jungen Entdeckungsmethode.“

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