Für die Exoplaneten haben sich grob 3 Größenklassen durchgesetzt. Es gibt jupiterähnliche, neptunähnliche und erdähnliche Planeten. Jupiterähnliche Exoplaneten laßen sich mit der Transitmethode gut ausmeßen. Schließlich hat ein Himmelskörper mit dem 10-fachen Erddurchmesser schon eine 100 mal größere Scheibenfläche. Sonnenähnliche Sterne mit Jupitertransits haben einen Helligkeitsabfall im Bereich von 1 bis 2 Prozent. Das ist mit Amateurmitteln gut meßbar. Erdähnliche Planeten verursachen dagegen einen Helligkeitsabfall von nur 0,1 bis 0,2 Promille und scheinen jenseits der Machbarkeit zu liegen. Wenn jedoch ein erdähnlicher Planet einen kleineren Stern umrundet wird das Verhältnis wieder besser. Ideal wäre ein M-Zwerg der selbst nur wenig größer als Jupiter ist.
Leider sind selbst nahe M-Zwerge extrem lichtschwach. Das SNR reicht i.d.R. nicht aus, um brauchbare Resultate zu erzielen. Um mit Amateurmitteln einen erdähnlichen Planeten nachzuweisen, würde ein sehr naher M-Zwerg benötigt. Der erste paßende Stern wurde 2009 entdeckt. Gliese 1214 hat die Spektralklasse M4,5 und ist 200 mal schwächer als unsere Sonne. Da Gliese 1214 aber nur 42 Lichtjahre entfernt ist, erreicht er trotzdem eine Helligkeit von 14,67mag.
Der den Stern umkreisende Exoplanet besitzt einen Durchmesser zwischen Erde und Neptun und wird zu den Supererden gezählt. Die Kombination von einem fünftel Sonnendurchmesser und doppelten Erddurchmesser reicht gerade für ein Amplitude von 0,016mag. Das anspruchsvolle Ziel lautete also, mitten in der münchener Innenstadt eine Helligkeitsänderung von 14,67mag auf 14,686 mag nachzuweisen.
Die gesammelten Erfahrungen bei vorherigen Messungen anderer Exoplaneten ließen ein Ergebnis nahe der Nachweisgrenze erwarten. Problematisch ist vor allen die kurze Transitdauer von nur 52min die eine Mittlung der Meßwerte behindert.
Bei der Recherche in der Exoplanet Transit Database (ETD) gab es gleich die erste Überraschung. An der Stelle wo der Stern sein sollte, ist gar kein Stern zu sehen.
Die Ursache liegt darin, daß beim ETD als Referenz der POSS;-I hinterlegt ist. Der POSS;-I ist aber schon einige Jahrzehnte alt und GJ1214 hat als naher Stern eine beträchtliche Eigenbewegung. Beim Blick auf den später entstandenen POSS;-II ist der Unterschied deutlich zu erkennen. Zwischen POSS;-II und der eigenen Aufnahme gibt es eine kleinere, aber immer noch gut sichtbare Differenz.
Gliese 1214 befindet sich im nördlichen Schlangenträger. Ideal ist der Horizontabstand, wenn der Stern während des Transits den Meridian passiert. Trotz einer Periode von nur 1,58 Tagen ist die ideale Kombination in den kurzen Sommernächten nur schwer zu erwischen. In der Nacht vom 6. auf den 7. Juni 2013 war es endlich soweit. Das Wetter spielte mit und kurz nach Mitternacht UT konnte eine erste Meßkurve gewonnen werden.
Die Kurve springt nicht ins Auge, ist aber signifikant wenn man gegen einen Vergleichßtern blinkt.
Die Daten wurden beim ETD hochgeladen.
Die Datenquatlität bekam lediglich die Note 4 wurde aber akzeptiert. Sie wäre etwas besser gewesen, wenn nicht kurz nach der Transitmitte einige dünne Wolken die Sicht behindert hätten.
Aus den Daten ermittelte das ETD eine Transitdauer von 49,1 min und eine Amplitude von 0,0187 mag. Die Transitdauer ist damit geringfügig kürzer und die Amplitude geringfügig höher als in der Prognose. Die Vorgaben liegen aber noch im Fehlerbalken.
Die folgende Grafik zeigt alle beim ETD eingetragenen Messungen im Vergleich. Der blaue Kringel repräsentiert die neuen Werte. Die Transitmitte wird besser getroffen als in den letzten beiden Messungen. Auch bei Dauer und Amplitude ergibt sich eine gute Bestätigung.
GJ1214ist ein Hauptreihenstern und sein Durchmesser ist sehr genau bekannt. Aus der Transitdauer läßt sich die Inklination ableiten. Die Messungen sprechen für eine leichte Bahnneigung gegen die Sichtachse.
GJ1214b gilt als gut erforscht. Es gibt starke Hinweise darauf, daß GJ 1214 b von einer relativ dicken Atmosphäre umgeben ist. Die Gleichgewichtstemperatur des Exoplaneten ist von mehreren Faktoren abhängig, die teilweise nur ungenau oder gar nicht bekannt sind. Schätzungen deuten auf eine Gleichgewichtstemperatur im Bereich von ca. 120 bis 280 Grad Celsius hin. Dem ist ein Albedo von 0,75 (bei 120?°C) bzw. von 0 (bei 282?°C) zugrunde gelegt. Beobachtungen des Hubble-Teleskops haben ergeben, daß sich die Atmosphäre von GJ 1214 b überwiegend aus Wasserdampf zusammensetzt. Es wird daher angenommen, daß der Planet selbst zu einem großen Teil aus Wasser besteht. Wasser kann bei über 200 Grad durchaus flüssig sein, wenn der Druck ausreichend hoch ist. Der Planet ist also ein Dampfkochtopf. Der Zustand gleicht dem in einem irdischen Tiefseevulkan.
Es wäre spannend noch kleinere Planeten nachzuweisen. Gesucht würde ein Stern mit ausreichender Amplitude der zugleich ein sehr naher M-Stern ist. Ein nützlicher Link für die notwendigen Daten ist http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/index.html
Dort sind 2 Tabellen für bestätigte Planetensysteme und unbestätigte Kandidaten hinterlegt.
Bei den bestätigten Systemen ist das untersuchte GJ1214-System das einzige mit einem Planeten unter 4 Erddurchmessern und einer Amplitude > 0,01mag
Bei den Kandidaten ist der kleinste Planet mit akzeptabler Amplitude 4,9 mal so groß wie die Erde.
Gliese 1214 bleibt trotz neuer Kepler-Daten bis auf weiteres der kleinste Exoplanet der mit Amateurmitteln erreichbar ist.
