radialvelocitymethode

Die radialvelocitymethode ist eine Technik zur Entdeckung und Charakterisierung von Exoplaneten, die auf Messung der Doppler-Veränderungen im Spektrum eines Sterns beruht. Umlaufende Planeten verursachen eine periodische Wackelbewegung des Sterns, wodurch seine Spektrallinien sich alternierend in Richtung und Weg verschieben. Die relation Δλ/λ ≈ v_r/c verbindet die beobachtete Verschiebung mit der Radialgeschwindigkeit v_r des Sterns.

Zur Messung werden hochauflösende Spektrographen benötigt und eine stabile Wellenlängenreferenz, etwa durch Iod-Cell oder Laser-Frequency-Combs. Typische Präzision liegt im Bereich von Metern pro Sekunde; einige Instrumente erreichen Untermeterpro-Sekunde. Aus vielen Messungen entsteht eine RV-Kurve, die eine periodische Signalstruktur zeigt.

Aus der Orbitalperiode P und der Halbamplitude K der RV-Kurve lassen sich M sin i — die minimale Planetmasse — und die Umlaufbahnparameter ableiten. Da die Inklination i meist unbekannt bleibt, liefert RV allein eine obere Massengrenze. Kombiniert mit Transits erhält man wahren Masse, Radius und Dichte des Planeten.

Historisch war die Entdeckung von 51 Pegasi b im Jahr 1995 durch Michel Mayor und Didier Queloz ein Meilenstein der Methode. Seitdem wurden Hunderte Planeten mit RV entdeckt, besonders solche mit kurzen Orbitaldauern und großen Massen; die Methode bleibt zentral für die Erkundung der planetaren Population.

Zu den Herausforderungen gehören Stellaraktivität, Jitter, Rotationsspektren und lange Überwachungszeiträume. Die RV-Methode bevorzugt ruhige Sterne und ist weniger geeignet, kleinste, weit entfernte Planeten zu detektieren. Trotz dieser Limitationen liefert sie oft die Messgröße, die Transit- und Direktabbildungsdaten ergänzt.

Sie wird auch verwendet, um Doppelsternsysteme und substellare Begleiter zu charakterisieren und dient zusammen mit anderen Methoden der umfassenden Bestimmung von Exoplanetenparametern.