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Exoplaneten

Auszug aus einem Diskussionsbeitrag, welche Probleme bei der Interpretation von www.planeten.ch aufzeigen:

Das Problem mit planeten.ch ist aus meiner Sicht noch nicht mal unbedingt die Seite selbst, sondern vor allem die nicht sachkundige und deshalb fehlerhafte Interpretation der Seite. Dadurch, dass die Seite sich um eine einfach und verständliche Darstellung bemüht, kann wohl sehr leicht der Eindruck entstehen, dass die Dinge wirklich sehr einfach und klar sind. Das ist aber leider nicht der Fall. Tatsache ist, dass wir heute eigentlich noch fast nichts über Planeten ausserhalb des Sonnensystems wissen. Von vielen Dingen hat man eine gewisse Vorstellung, aber wesentliche Puzzle-Teile fehlen.

Hier wäre die Bahnneigung i = 0°; ein Fall für die Transitmethode, auf die dieser Text nicht eingeht und wo die Situation etwas anders liegt

Zunächst mal sollte man wissen, wie man das, was man heute über Planeten weiss und rausfinden kann, überhaupt herausfindet. Die bis vor Kurzem wichtigste Methode zur Entdeckung ist die Methode über die Radialgeschwindigkeit. Dabei misst man die (sehr kleine) Schwankungen im Spektrum eines Sterns, die durch das "Ziehen" des Exoplaneten an seinem Zentralstern hervorgerufen werden. Was man dadurch meist sehr genau bestimmen kann ist die Regelmässigkeit dieser Schwankung und damit die Dauer eines Umlaufs. Aus der Schwankungskurve kann man mit Kepler 3 auch den Abstand der Umlaufbahn bestimmen (große Halbachse der Ellipse, welche den Orbit beschreibt) und die Masse des Begleiters. Falls aber die Bahnebene des Planeten gegenüber unserer Sichtlinie um einen bestimmten Winkel i geneigt ist (was meistens der Fall ist), dann messen wir nur einen bestimmten Anteil dieser Schwankung, nämlich sin(i). Dieses sin(i) geht demzufolge dann auch in die Bestimmung der Masse ein. Deshalb kann man für auf diese Weise entdeckte Planeten immer nur eine Mindestmasse M·sin(i) bestimmen. Hat man beispielsweise einen Begleiter mit M·sin(i) = 8 Jupitermassen gefunden und die Inklination ist i = 30°, dann ist die tatsächliche Masse nicht 8 Jupitermassen, sondern 16 Jupitermassen und es handelt sich bei dem Objekt gar nicht um einen Planeten, sondern um einen Braunen Zwerg. Das Problem ist nun, dass man in der Regel diese Bahnneigung i nicht messen kann. Wir wissen also schlussendlich nur, a) dass etwas da ist, b) wie lange es für eine Umrundung braucht, c) wie weit es vom Stern entfernt ist und d) wie viel Masse das Objekt mindestens haben muss (wobei der wahre Wert aber ohne weiteres das Doppelte davon sein kann, das ist sogar einigermassen wahrscheinlich).
Ab hier wirds nun etwas schwieriger, noch mehr Information rauszuholen. Wir verlassen die Ebene der Daten, die auf direkter Messung beruhen und gehen über zu Vermutungen, die wir aus rein theoretischen Überlegungen gewinnen. Direkt abbilden kann man die Planeten nämlich nicht. Und wenn es nicht eine spezielle Konstellation (insbesondere: Transit-Methode) erlaubt, noch weitere Grössen direkt zu messen, dann ist hier bei ehrlicher Betrachtung unser Wissen am Ende und es beginnt wenn Du so willst die (wissenschaftliche) Spekulation. Da wir zum Beispiel wissen, wie weit der Planet von seinem Stern entfernt ist und wir wissen, welcher Art der Stern ist und wie viel Energie er etwa aussendet, kann man abschätzen, wie heiss es auf dem Planeten wird. Probleme dabei: Wie gross ist zum Beispiel die Albedo des Planeten, ist er schneeweiss und reflektiert er alle Energie des Sterns oder ist er eher kohlenschwarz und absorbiert die Energie. Wir wissen es nicht. Aber wir können vermuten. Wir kennen ja einige Planeten in unserer Nähe (Jupiter, Saturn, ...) schon etwas genauer und können mal vermuten, dass die nicht besonders exotisch sind und somit für den Exoplaneten ähnliches gilt. Abgesehen von der Albedo spielen aber weitere Effekte eine Rolle, insbesondere die Aufheizung durch innere Prozesse. Die so ermittelte Gleichgewichtstemperatur des Planeten ist also nichts weiter als "wissenschaftlich geraten" aufgrund gewisser physikalischer Annahmen und Modelle. So etwa nach dem Motto: Ich weiss nicht, welche Temperatur der Planet hat, aber wenn Du mich zwingst, eine Schätzung abzugeben, dann wäre das meine Antwort. Die wahre Temperatur kann aber auch ein paar hundert Grad wärmer oder kälter sein, abhängig davon wie gut die Schätzungen mit der Realität übereinstimmen. Was man auch abschätzen kann, ist der Durchmesser. Wir wissen ja, dass der Planet irgendwie stabil sein muss. Das heisst es besteht ein Gleichgewicht zwischen Kräften, welche den Planeten zusammenziehen (Gravitation) und Kräften, welche verhindern, dass er sich zusammenzieht. Allerdings hängen diese Faktoren wesentlich zum Beispiel von der Masse ab (die wir meist nur als Minimalmasse kennen) und können je nach Zusammensetzung und ablaufender innerer Prozesse variieren. Auch das ist also nur eine sehr grobe Schätzung. Wenn die Masse zum Beispiel doppelt so gross ist, weil i = 30° ist, dann wirft das die ganze Rechnung über den Haufen.
Wenn man noch etwas weiter von den experimentellen Messungen weg geht und sich einfach mal rein theoretisch ein paar Gedanken dazu macht, wie Exoplaneten aussehen könnten und wie sie aufgebaut sein könnten aufgrund unseres bisherigen Wissens, dann kann man sich ein physikalisches Modell bauen und damit etwas rumspielen und verschiedene Szenarien durchrechnen. Das ist das, was Sudarsky et al. grob gesagt gemacht haben. Sie kamen auf fünf verschiedene Klassen von Planeten mit entsprechenden Namen. Man kann jetzt versuchen, jeden neu entdeckten Planet aufgrund gewisser Kriterien einer dieser fünf Klassen zuzuordnen. Der Umkehrschluss, dass der Planet dann auch die Definition dieser Klasse entspricht darf man aber nicht ziehen und schon gar nicht kann man das als Tatsache verkaufen. Zumal ja die Kriterien für die Einordnung die oben erwähnten "gut geratenen" Grössen sind.

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"Ich hoffe, ich könnte verdeutlichen, dass die Dinge eben meist nicht so einfach sind. Wenn man das jedoch nicht weiss, dann kann man sehr schnell zu Aussagen gelangen, die nicht nur irreführend, sondern falsch sind. Wir wissen im Normalfall nicht, wie Exoplanet xyz zusammengesetzt ist. Wenn bei Wikipedia eine Vermutung dazu steht, dann sollte es doch zumindest eine Vermutung sein, die ein Fachmann in einem anerkannten Fachjournal veröffentlicht hat. Bei planeten.ch ist das einfach eine sture Rechnung von einem Computer ohne Rücksicht auf die individuellen Gegebenheiten. -- 83.76.160.250 18:40, 21. Dez. 2010 (CET)