Astronomen haben eine neue Methode entwickelt, die Masse von Exoplaneten einzugrenzen. Julien de Wit und Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge nutzten aus, dass ferne Planeten manchmal von der Erde aus betrachtet ihren Mutterstern verdecken. Hat der Exoplanet eine Atmosphäre, filtert diese für kurze Zeit das Sternlicht. Aus dem Transit ließen sich vielerlei Informationen über den Planeten ziehen, schreiben die Autoren: Neben dem Radius und der chemischen Atmosphärenzusammensetzung sind das auch die Dichte der Moleküle in der Atmosphäre, ihre Temperatur sowie die Höhe, in der sie für Strahlung einer bestimmten Wellenlänge transparent wird. Mit diesen Informationen ließe sich die Gesamtmasse des Exoplaneten eingrenzen, glauben de Wit und Seager.

Bisher ist die so genannte Doppler-Spektroskopie die wichtigste Methode, um abzuschätzen, wie schwer ein Exoplanet ist: Die Methode nutzt aus, dass Planeten beim Umlauf ihr Zentralgestirn ins Schlingern bringen. Die Wellenlänge des vom Stern ausgesandten Lichts verändert sich dadurch periodisch, empfindliche Instrumente auf der Erde detektieren diese Veränderung, und Forscher berechnen auf Basis der Daten eine Untergrenze für die Planetenmasse. Die Methode stößt jedoch an ihre Grenze, wenn damit Planeten mit geringer Masse vermessen werden sollen. Auch wenn ein Planet elliptische Bahnen um seinen Stern zieht, der Stern schwach leuchtet oder eine variable Helligkeit hat, ist die "Radialmethode" ungeeignet.

Die neue Methode mit dem Namen "MassSpec" könnte die erprobte Doppler-Spektroskopie ergänzen, hoffen die Autoren: Sie eigne sich vor allem für Gasplaneten und Planeten mit einer dünnen Atmosphäre, während die Radialmethode für schwere Planeten im Orbit verhältnismäßig leichter Sterne prädestiniert ist.

Aus Sicht der Autoren steht die Exoplanetenforschung an der Schwelle zu einer neuen Phase der Erforschung fremder Welten: In den vergangenen zwei Jahrzehnten wollten Forscher vor allem herausfinden, wie häufig bestimmte Planeten im Orbit ferner Sterne sind. In den kommenden Jahrzehnten wird es hingegen darum gehen, einige interessante Exemplare genauer zu studieren. Die Masse sei hierbei ein grundlegender Parameter, so die Autoren – unter anderem weil von ihr abhänge, ob ein Planet aus Fels oder Gas besteht. Für den 2005 entdeckten Gasplaneten HD189733b in unmittelbarer Nähe eines sehr hellen Sterns konnten die Forscher ihre Methode bereits testen: Die Ergebnisse stimmten gut mit denen der Radialmethode überein.

Bei Felsplaneten werden de Wit und Seager ihre Methode jedoch erst mit zukünftigen Teleskopen überprüfen können: Das für 2018 geplante James Webb Weltraumteleskop (JWST) könnte bei einigen Planeten im Orbit alter Roter Zwerge das Atmosphärenspektrum aufnehmen, aber nur, wenn diese in Nachbarschaft der Sonne durchs All driften. Alte Rote Zwergsterne gelten als besonders geeignet für Atmosphärenstudien, schreiben die Autoren. Mit JWST ließe sich demnach die Masse erdgroßer Felsplaneten nur dann bestimmen, wenn sie von der Erde höchstens 160 Lichtjahre entfernt sind – und die ihren Roten Zwergstern für die Augen des JWST verdecken. Ob es solche Planeten gibt, soll ab 2017 der NASA-Satellit TESS herausfinden.