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Atmosphären von Exoplaneten
«Die Atmosphären von Exoplaneten zu untersuchen und zu verstehen, ist ein unerlässlicher Schritt auf dem Weg, eine der ältesten Fragen der Menschheit anzugehen: Sind wir allein?» schreibt Kevin Heng, Direktor des Center for Space and Habitability der Universität Bern und PlanetS-Forscher. Mit seinem neuen Lehrbuch über die Theorie der Exoplaneten-Atmosphären erhalten Studierende das Rüstzeug, sich in diesem weiten interdisziplinäre Gebiet zurecht zu finden und zu forschen.
Ursprünglich befasste sich Kevin Heng mit Supernova-Resten. Doch nach seiner Doktorarbeit im Jahr 2007 wechselte er zum Thema Atmosphären von Exoplaneten – Planeten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen, jenseits von unserem Sonnensystem. Heute ist er einer der weltweit führenden Experten auf diesem jungen Forschungsgebiet. «Das endgültige theoretische Ziel ist, Exoplaneten-Atmosphären so gründlich zu verstehen, dass wir auf die Anwesenheit von Leben schliessen können, indem wir Spektren und Phasenkurven über galaktische Distanzen aufzeichnen», schreibt der Autor in seinem Lehrbuch.
Nach der ersten Entdeckung von Exoplaneten Mitte der 1990-er Jahre ist der Nachweis solcher Objekte exponentiell gestiegen; heute kennt man Tausende. «Es scheint, als ob die Natur unendlich kreativer ist als wir beim Formen dieser neuen Welten», schreibt Heng und erwähnt heisse Jupiter – Riesenplaneten, die ihren Stern in einer Distanz umkreisen, die einem Bruchteil der Entfernung zwischen Jupiter und der Sonne entspricht –, Supererden – Exoplaneten mit Radien zwischen denjenigen unserer Erde und des Neptuns, die es in unserem Sonnensystem nicht gibt –, kompakte Systeme mit mehreren Exoplaneten auf engstem Raum, sowie Exoplaneten, die ein Sternenpaar umkreisen wie Tatooine, Luke Sykwalkers Heimat in Star Wars.
«Die Theorie zur Daten-Interpretation ist der Schlüssel»
«Welche Vielzahl von Welten hat die Natur im weiten Universum geformt? Woraus besteht das chemische Inventar dieser Welten? Wie viele davon können Leben beherbergen und wie viele tun dies wirklich?» fragt Heng. Um dies herauszufinden bauen Astronomen immer grössere und bessere Teleskope, die den Himmel vom Boden und vom All aus absuchen. Doch um die gesammelten Daten zu analysieren und zu verstehen, braucht es eine solide Kenntnis der verschiedenen Disziplinen wie Atmosphären- und Klimawissenschaft, Astronomie und Astrophysik, Chemie, Geologie und Geophysik, Planetenwissenschaften und sogar Biologie.
«Beobachtungen alleine reichen nicht aus – die Theorie zur Interpretation der Beobachtungen und für künftige Beobachtungsstrategien ist der Schlüssel», schreibt Sara Seager, renommierte Professorin für Planetenforschung am MIT, in ihrem Vorwort. Laut Seager ist Hengs Buch der bisher umfassendste Text zu diesem Thema. Der Autor erzählt, dass er das Buch anfänglich im Stil von «Exoplaneten-Atmosphären für Dummies» schreiben wollte, gibt aber zu, dass sich daraus etwas «leicht Anspruchsvolleres» entwickelt habe. Tatsächlich verlangen die Formeln gute Physik- und Mathematikkenntnisse, doch die erzählerischen Passagen dazwischen zeigen, dass der Autor das Schreiben liebt. Kein Wunder, dass die Auslegeordnung dem Mice en Place für ein Rezept gleicht, ist der Astrophysiker doch auch gelernter Koch. Haben Sie Lust auf eine Kostprobe? Dann versuchen Sie, die folgende Quizfrage zu beantworten:
Kevin Heng: Exoplanetary Atmospheres – Theoretical Concepts and Foundations, Januar 2017, Princeton University Press. ISBN: 9780691166988