Transit-Timing-Variation-Methode: Wie funktioniert die neue Methode zur Suche nach Exoplaneten?

05/06/202506/06/2025 aktualisiert 2 min

Erst gestern berichtete ein internationales Astronomenteam von der erstmaligen Entdeckung einer potenziell lebensfreundlichen Super-Erde um den Stern „Kepler-725“ mithilfe der Transit-Timing-Variation-Methode (TTS; …GreWi berichtete). Die Methode hat das Zeug, zukünftig zahlreiche solcher potenziell lebensfreundlichen Planeten innerhalb der habitablen Zonen fernen Sterne zu finden. Doch wie genaue funktioniert TTV?

Lichtkurven und TTV-Muster des transitierenden Planeten Kepler-725b. Die TTV-Analyse offenbart die Existenz eines weiteren Super-Erden-Planeten, Kepler-725c, in diesem System.Quelle: Gu Shenghong — Lichtkurven und TTV-Muster des transitierenden Planeten Kepler-725b. Die TTV-Analyse offenbart die Existenz eines weiteren Super-Erden-Planeten, Kepler-725c, in diesem System.
Quelle: Gu Shenghong

Die Transit-Timing-Variation (TTV)-Methode basiert auf der Beobachtung von leichten zeitlichen Abweichungen bei den Transits eines bereits bekannten Exoplaneten vor seinem Stern.

Ein solcher Transit tritt immer dann auf, wenn ein Planet regelmäßig vor der „Sonnenscheibe“ seines Sterns und zugleich in direkter Sichtachse zum Beobachter vorbeizieht und dabei einen kleinen Teil des Sternenlichts blockiert – messbar als periodischer Helligkeitsabfall. Diese Transits erfolgen normalerweise in gleichmäßigen Abständen.

Wenn nun ein weiterer, jedoch nicht-transitierender Planet in diesem System existiert, gibt sich dieser zwar nicht durch den charakteristischen Helligkeitsabfall zu erkennen, seine Gravitation stört aber die Bahn des transitierenden Planeten leicht. Das wiederum führt dazu, dass die Transits nicht exakt periodisch sind, sondern sich minimal verspäten oder verfrühen. Diese zeitlichen Abweichungen stellen das Messsignal der TTV-Methode dar.

www.grenzwissenschaft-aktuell.de
+ HIER den täglichen kostenlosen GreWi-Newsletter bestellen +

Mit der TTS-Methode kann man also auf Existenz weiterer Planeten schließen, auch wenn sie selbst keine Transits verursachen.

Durch die Stärke und den Rhythmus der Abweichungen sind Rückschlüsse auf die Planetenmasse und Bahnparameter möglich. Zudem lassen sich mit der Methode gravitative Wechselwirkungen in Mehrplanetensystemen untersuchen.

Die Vorteile der Methode sind somit die Nachweismöglichkeit nicht-transitierender Planeten, sofern sie gravitative Effekte im bereits bekannten System ausüben. Am stärksten sind solche Wechselwirkungen in Mehrplanetensystemen mit engem Abstand der Himmelskörper zueinander.

Allerdings funktioniert die Methode auch nur, wenn es bereits mindestens einen transitierenden Planeten gibt, bzw. dieser auch bereits bekannt ist. Zudem benötigt TTS hochpräzise und langfristige Messungen und die notwendigen Analysen, etwa die Modellierung der Bahnstörungen, sind mathematisch komplex und entsprechend schwierig.