Kosmologie

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 Wie viele Planeten gibt es in der Milchstraße? 

  Ernst Gaulhofer

Weitab jeglicher Lichtverschmutzung in einer klaren Nacht ist der Blick zum Nachthimmel eine atemberaubende Erfahrung.
Man ist von der unglaublichen Zahl sichtbarer Sterne hin und her gerissen!
Wir können aber trotzdem mit freiem Auge nur einen winzigen Teil der Sterne unserer Galaxie  sehen.

Was aber das Erstaunliche ist, ist der Gedanke, dass wohl die Mehrzahl dieser Sterne ihr eigenes Planetensystem haben könnte.
Dies wurde von den Astronomen schon seit einiger Zeit angenommen und durch die vielen Entdeckungen der letzten Zeit auch bestätigt.
Aber wie viele Planeten gibt es tatsächlich da draußen?

Nun, in unserer eigenen Galaxie werden es wohl Milliarden sein …

Anzahl der Planeten pro Stern:

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir einige Annahmen machen. Als erstes ist unser Sonnensystem trotz der Entdeckung von tausenden extra-solaren Planeten immer noch das einzige, das wir in Detail studieren konnten.  So kann es sein, dass unseres mehr oder auch viel weniger Planeten besitzt als der Durchschnitt.

Nehmen wir mal an, dass die 8 Planeten unseres Sonnensystems (die Zwergplaneten, Zentauren, KBOs und andere Körper nicht eingerechnet) einen Durchschnitt darstellen.  Als nächsten Schritt multiplizieren wir diese Zahl mit der Anzahl der Sterne der Milchstraße.

Anzahl der Sterne:

Die aktuelle Zahl der Sterne in der Milchstraße ist noch immer umstritten, wodurch die Astronomen gezwungen sind, Annahmen zu machen, da es uns ja unmöglich ist, die Milchstraße von außerhalb zu beobachten. Wir nehmen an, dass sie eine geschlossene Spirale in Scheibenform ist.  Annahmen wie viele Sterne es gibt, führt zur Berechnung der Masse der Galaxie und der Sterne. Die Wissenschaftler nehmen nun an, dass zwischen 100 bis 400 Milliarden Sterne vorhanden sein – einige glauben sogar es sind bis zu einer Billion.

Daraus ergibt sich, dass unsere Milchstraße zwischen 800 Milliarden und 3,2 Billionen oder gar 8 Billionen Planeten besitzen könnte! Wow!

Wie viele von dieser Riesenmenge können als bewohnbar bezeichnet werden?

Bewohnbare Exoplaneten:

Mit 13. Oktober 2016 sind 3397 Exoplaneten aus einer Liste von 4696 Kanditen bestätigt worden. Einige dieser Planeten sind direkt beobachtet worden, der überwältigende Anteil wurde indirekt durch die Transit- oder radiale Umlaufgeschwindigkeit ausfindig gemacht. Bei ersterer wurden sie im Durchgang vor ihrem Mutterstern durch eine winzige Lichtabschwächung des Sterns entdeckt, bei letzterer durch das Schwanken des Sternes durch den Einfluss der Gravität des Planeten.

Die Kepler-Sonde hat 150.000 Sterne während ihrer 4-jährigen Mission beobachtet (hauptsächlich M-Sterne). Diese sind Rote Zwerge mit niedriger Masse und Leuchtkraft und damit schwieriger zu beobachten als z.B. unsere eigene Sonne.
Als Ergebnis einer kürzlichen NASA Ames Research Center-Studie fand Kepler, das ca. 24% der M-Klasse Sterne möglicherweise bewohnbare, bis 1,6 fache-Erdgröße-Planeten besitzen könnten.

Das würde ca. 10 Milliarden erdähnlicher Welten bedeuten!

Seit Nov 2013 wurde der Fokus auf K- und G-Klasse Sterne ähnlich unserer Sonne gelegt. Erste Analysen weisen auf ein Viertel der größeren Sterne auf Erdgrößen-Planeten in der bewohnbaren Zone hin. Da diese beobachteten Sternklassen ca. 70% aller Milchstraßensterne darstellen, kommt man auf zig Milliarden potentieller Kandidaten allein in unserer Milchstraße!

kepler_fig2_0Grafik mit der Entdeckung von Exoplaneten pro Jahr

Quelle: NASA Ames/W. Stenzel, Princeton/T. Morton

In den nächsten Jahren werden neue Missionen wie z.B. das James Webb Telescope und der Transmitting Exoplanet Survey Satellit gestartet um kleinere Planeten, die um lichtschwächere Sterne kreisen, zu finden – vielleicht sogar Anzeichen von Leben.

Diese vorläufigen Zahlen sind doch sehr aufregend und zeigen, dass die Chancen für außerirdisches Leben oder gar Intelligenz gar nicht so schlecht sind! 

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Diesmal wollen wir uns mit einer kleinen Glaubensfrage beschäftigen. Aber bekanntlich hält der Naturwissenschaftler nicht viel vom Glauben. Wir werden sehen, dass man auch zur Frage, ob es Außerirdische gibt, relativ klar Stellung beziehen kann.

Wie wahrscheinlich ist anderes Leben im Universum?

Letztens („Leeres Weltall„) haben wir uns schon Gedanken zur Größe des Universums gemacht und sind auf gigantische Maßstäbe gestoßen. Wir haben geschätzt, dass es im Weltall wahrscheinlich um die $10^{22}$ Sterne gibt. (Geschätzt wurden: $10^{11}$ Sterne pro Galaxie und nochmal so viele Galaxien). Wir nehmen nun einfach diese  1 mit den 22 Nullen und beginnen großzügig wegzustreichen und zwar weiterlesen…

[latexpage] Wir sind bei Führungen auf der Sternwarte immer bemüht die kosmischen Zusammenhänge möglichst bildhaft und vorstellbar darzustellen. Das ist aber in gewisser Hinsicht paradox, weil wir ja vom Unvorstellbaren sprechen (bzgl. Größe und vor allem Entfernung). Das menschliche Hirn ist schlichtweg nicht dafür konzipiert sich solche Dinge auszudenken oder vorzustellen. Trotzdem sind Wissenschaftler in der Lage das Universum mehr oder weniger gut zu erklären und zu beschreiben. Heute wollen wir wieder einen Ausflug in diese unvorstellbaren Dimensionen machen.

Dazu schlage ich ein kleines Gedankenexperiment vor. Wir nehmen die Entfernung unserer Sonne zum nächstgelegenen Stern, Alpha Centauri. Dieser ist $4 ~ \mathrm{Lj}$ (Lichtjahre) von der Erde entfernt. Was heißt das? Zur besseren „Vorstellung“: Wir schrumpfen die Erde auf $ 1,2 ~ \mathrm{cm}$ Durchmesser. Jetzt wäre die Entfernung zu Alpha Centauri ca. $ 40.000 ~ \mathrm{km}$ (ca. der reale Erdumfang) spätestens jetzt ist Staunen angesagt 😉

Wir gehen mit gutem Grund davon aus, dass unsere Sonne in jeglicher Hinsicht ein recht durchschnittlicher Stern ist. Für unser Spielchen sind exakte Zahlen nicht so wichtig, wir wollen ja nur eine ungefähre „Vorstellung“ vom Universum bekommen.

Als erstes schätzen wir die Anzahl der Sterne im Universum: Unsere Milchstraße beinhaltet weiterlesen…