Das Weltraumobservatorium Kepler der NASA beobachtete einen sonnenähnlichen Stern in 2000 Lichtjahren Entfernung, der von sechs Planeten begleitet wird. Die fünf inneren Planeten rasen um ihr Zentralgestirn mit Umlaufzeiten von gerade einmal 10 bis 47 Tagen und sind damit alle schneller als Merkur, der innerste Planet unseres Sonnensystems. Die Umlaufdauer des äußersten sechsten Planeten beträgt 118 Tage.
Bemerkenswert an diesem System sind die dicht beieinander liegenden Planetenbahnen. Nie zuvor wurde ein Planetensystem außerhalb des unseren entdeckt, das gleich sechs Planeten besitzt, die von uns aus gesehen ihre Sonne passieren und dabei ihre Helligkeit um wenige Promille senken. Acht Sterne mit mehr als einem Transitplaneten waren bis dahin bekannt. Doch keines dieser Systeme besitzt mehr als drei Planetenkandidaten.
Die von Kepler entdeckten Transitplaneten im Größenvergleich | Diese Illustration zeigt die Größe der von Kepler entdeckten Transitplaneten im Vergleich zu Jupiter und der Erde. Der Planet Kepler-4b hat eine Ausdehnung, die derjenigen von Neptun ähnelt, genauso wie Kepler-11b, Kepler-11c, Kepler-11d, Kepler-11e, Kepler-11f und Kepler-11g, die sechs Planeten des Systems Kepler-11.
Bis zu Keplers Entdeckung war das einzige bekannte extrasolare Planetensystem mit mehr als einem bestätigten Transitplaneten das System Kepler-9, in dem zwei Gasplaneten und ein Planet von der Größe der Erde das Zentralgestirn umlaufen. Kepler-11 weist dagegen mindestens die Planeten Kepler-11b bis Kepler-11f auf. Dazu kommt Kepler-11g, der noch als Kandidat gehandelt wird, während alle anderen bereits bestätigt wurden.
Extrasolare Transitplaneten enthüllen ihr Vorkommen, wenn sie aus der Sicht des Beobachters vor ihrem Stern vorbeiziehen und dessen Helligkeit während des Durchgangs vermindern. Die Abschwächung des Sternlichts erlaubt es, den Radius des vorbeiziehenden Planeten zu messen. Das Zeitintervall zwischen zwei Durchgängen lässt einen Rückschluss auf die Umlaufdauer zu. Besitzt der Stern mehr als einen Planeten, so gelingen tiefere Einblicke: Die unterschiedlichen Umlaufzeiten im Verhältnis zueinander bestimmen die Stabilität und Dynamik des Systems. Die Gravitationswechselwirkungen zwischen dem Stern und seinen Trabanten sowie den Planeten untereinander ermöglichen die Bestimmung der Massen der Planeten und ihrer Bahnverläufe.
Die Zusammensetzungen der Planeten von Kepler-11 | In dieser Darstellung ist in Erdradien der Radius der Planeten des Systems Kepler-11 und einiger ausgewählter Vergleichsexoplaneten sowie der Erde und der Venus gegen die Masse in Erdmassen aufgetragen. Es zeigt sich, dass sich die neu von Kepler entdeckten Planeten (blaue Blasen von b bis f) in ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Der sechste gefundene Planet, Kepler-11g fehlt, da von ihm die Masse noch nicht sicher bestimmt werden konnte. Der Erde im Hinblick auf die chemische Zusammensetzung am ähnlichsten ist Kepler-10b. Die Planeten von Kepler-11 müssen große Anteile an leichten Gasen wie Wasserstoff und Helium und wahrscheinlich Wasserdampf aufweisen, um ihre sehr geringen mittleren Dichten zu erkären.
Die Transits eines einzelnen Planeten, der sich auf einer elliptischen Umlaufbahn um sein Zentralgestirn befindet, sind strikt periodisch. In einem Mehrfachplanetensystem bewirken die Gravitationskräfte zwischen den Planeten, dass diese beschleunigt oder verlangsamt werden. Diese Wechselwirkung führt zu Abweichungen von den exakt periodischen Transits.
Anhand einer Analyse dieser Variationen konnten Jack Lissauer vom NASA Ames Research Center und seine Kollegen, die Massen der inneren fünf Planeten des Systems Kepler-11 berechnen, die sehr gering sind – ebenso wie die Dichten, die teilweise nur ein halbes Gramm pro Kubikzentimeter betragen. Sie damit gehören zu den kleinsten der bekannten Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems, für die Masse und Größe gemessen wurden, und ähneln kleinen Neptunen.
Das System Kepler-11 ist viel flacher als unser Sonnensystem, da alle Planeten fast exakt in einer Ebene umlaufen. Nur die Bahnebenen von Kepler-11e und Kepler-11g sind leicht geneigt: Ihr Winkel beträgt aber lediglich 0,6 Grad. Dieses Merkmal machte es erst möglich, die sechs Exoplaneten mit Kepler und der Transitmethode zu finden. Auch die Exzentrizität der Umlaufbahnen ist verschwindend gering, die Bahnen sind folglich beinahe kreisförmig.
Das Weltraumobservatorium Kepler sucht seit zwei Jahren einen Himmelsausschnitt der Milchstraße im Bereich der Sternbilder Schwan und Leier nach Exoplaneten ab, die von der Größe der Erde oder kleiner sind und sich in oder in der Nähe der habitablen Zone befinden. Das von Kepler durchsuchte Gebiet enthält 150 000 Sterne. Keplers Position im All ermöglicht es, sie konstant zu beobachten. Für die verbleibende Zeit der Mission soll das Teleskop das System Kepler-11 näher unter die Lupe nehmen, um die Planeten und ihre Wechselwirkungen noch genauer zu messen. (rh)
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