Sinn bringen in die irre Vielfalt der Exoplaneten

Das versuchte gestern Heike Rauer auf der Tagung from quantum to cosmos 5 mit diesem Log-Log-Diagramm: Aufgetragen ist die Dichte gegen die Masse für alle Exoplaneten, für die beide Größen halbwegs genau angegeben werden können; schraffierte Kurven markieren die Zusammensetzung der Planeten, die am besten passt. (Wie schwierig das ist, zeigt gerade der Fall des angeblichen „Diamant-Planeten“ 55 Cnc e, bei dem der Stand der Forschung weder eine reißerische PM noch das Echo hier, hier oder hier wirklich rechtfertigt. Und auch 55 Cnc b erstaunt.) Viele Exemplare sind’s leider noch nicht, aber die nicht gleichmäßige Verteilung in diesem Diagramm fällt doch auf. Dass es links und unten keine gibt, ist ein simpler Auswahleffekt: Messungen geringer Massen sind einfach furchtbar schwer. Aber die Lücke oben in der Mitte scheint für Rauer eine wesentliche Aussage zu beinhalten: Planeten mit grob 1/10 bis 1 Jupiter-Masse und sehr hohen Dichten stellt die Natur nicht her. (Die beiden Ausreißer ganz oben in dieser Zone lässt sie nicht gelten: zwei Kepler-Planeten, deren Massen nur durch Transit Timing Variations abgeschätzt wurden – womöglich falsch?)

Das Muster passt für Rauer zur klassischen Vorstellung der Planetenbildung, angedeutet durch die blauen Pfeile: Erst ballen sich feste Bestandteile zusammen, dann findet sich – ab Erreichen einer bestimmten kritischen Kern-Größe – massenweise Gas dazu, und die mittlere Dichte geht in den Keller. Der beste Weg, dies zu überprüfen und in die Vielfalt der Exoplaneten, die über die Beobachter gekommen sind, wieder Ordnung zu bringen, sind – wer hätte das gedacht – mehr und bessere Daten nötig: Für halbwegs verlässliche Aussagen über das Innenleben eines Planeten sollte man seinen Durchmesser auf 2% und die Masse auf 10% genau kennen, was präzise Transit-Lichtkurven und gute Spektren für den Radialgeschwindigkeits-Effekt erfordert. Und das ideale Werkzeug dafür wäre das Satelliten-Observatorium PLATO, das im ersten Anlauf gegen andere ESA-Kandidaten unterlag, sich aber schon wieder beworben hat: Ende 2013 wird über die M3-Mission entschieden. Rund 18’000 kleine Planeten im Transit um helle – und damit gut spektroskopierbare – Sterne könnte PLATO finden, über 100-mal mehr als von Kepler oder auch anderen Transit-Projekten zu erwarten sind.

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