{"id":22796,"date":"2016-05-11T05:00:22","date_gmt":"2016-05-11T03:00:22","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2016\/05\/11\/die-falsch-positiv-wahrscheinlichkeiten-der-kepler-objects-of-interest-aka-die-entdeckung-von-1248-neuen-planeten\/"},"modified":"2025-05-14T16:17:03","modified_gmt":"2025-05-14T14:17:03","slug":"die-falsch-positiv-wahrscheinlichkeiten-der-kepler-objects-of-interest-aka-die-entdeckung-von-1248-neuen-planeten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2016\/05\/11\/die-falsch-positiv-wahrscheinlichkeiten-der-kepler-objects-of-interest-aka-die-entdeckung-von-1248-neuen-planeten\/","title":{"rendered":"Die Falsch-Positiv-Wahrscheinlichkeiten der Kepler „Objects of Interest“ (aka Die Entdeckung von 1248 neuen Planeten)"},"content":{"rendered":"

Es hat sich vermutlich schon herum gesprochen: Die NASA hat gestern die bisher gr\u00f6\u00dfte Sammlung an neu entdecken Planeten ver\u00f6ffentlicht<\/a>. Zu den bisher bekannten 2125 extrasolaren Planeten sind nun auf einen Schlag 1248 neue Planeten anderer Sterne hinzu gekommen. Das ist ein sch\u00f6nes Resultat und wichtiges Resultat. Aber eine „Entdeckung“ im eigentlichen Sinn ist es nicht. Denn „entdeckt“ wurde nichts, auch wenn das der Fokus der meisten Berichte \u00fcber das Thema ist, die ich bisher gelesen habe. Was an dieser Arbeit meiner Meinung nach eigentlich interessant ist, m\u00f6chte ich in diesem Artikel kurz erkl\u00e4ren.<\/p>\n

\"Hurra!<\/a>
Hurra! Bei der NASA gibts viele neue k\u00fcnstlerische Darstellungen von Planeten; angeordnet in einem himmelsmechanisch komplett instabilen und \u00fcberf\u00fcllten System! (Bild: NASA\/W.Stenzel<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Die wissenschaftliche Facharbeit von Timothy Morton von der Uni Princeton und seinen Kollegen, die gestern pr\u00e4sentiert wurde tr\u00e4gt den Titel „False Positive Probabilities for all Kepler Objects of Interest: 1284 Newly Validated Planets and 428 Likely False Positives“<\/i> (hier als pdf verf\u00fcgbar<\/a>). Der etwas lange Titel fasst gut zusammen, um was geht: Um „Kepler Objects of Interest“, die „validiert“ wurden, in dem man „Falsch-Positiv-Wahrscheinlichkeiten“ berechnet hat. <\/p>\n

Keplers interessante Objekte<\/b><\/p>\n

Fangen wir mit dem Anfang an: Was sind „Kepler Objects of Interest“ bzw. kurz „KOIs“? Das Weltraumteleskop Kepler<\/i> befindet sich seit 2009 im Weltall und sucht dort nach extrasolaren Planeten. Das hat es in den vergangenen Jahren h\u00f6chst erfolgreich gemacht; Keplers Daten haben unser Wissen \u00fcber die fremden Welten revolutioniert. Die Entdeckung eines neuen Planeten, die noch vor kaum 20 Jahren eine gro\u00dfe Sensation war, ist dank Kepler (und der anderen tollen Teleskope) mittlerweile Routine. Schwierig bleibt es trotzdem. Denn ein Planet entdeckt sich nicht einfach so. Man kann sie in den allermeisten F\u00e4llen nicht direkt sehen; daf\u00fcr sind sie zu weit weg und reflektieren zu wenig Licht. Wenn aber so ein Planet von uns aus gesehen direkt vor seinem Stern vor\u00fcber zieht, verdeckt er dabei kurzfristig ein klein wenig des Sternenlichts und das kann man messen. Besonders gut wenn man, wie Kepler, vom Weltall aus sehr, sehr viele Sterne regelm\u00e4\u00dfig beobachtet. <\/p>\n

Das Problem an der Sache ist nun, dass es viele Gr\u00fcnde geben kann, warum ein Stern ab und zu ein wenig dunkler wird. Die Helligkeit eines Sterns kann sich zum Beispiel auch \u00e4ndern, wenn es sich um ein enges Doppelsternsystem handelt. F\u00fcr uns sieht das dann aus wie ein einziger Stern, aber je nachdem wie die beiden sich gerade bedecken kommt mal mehr und mal weniger Licht zu uns. Genau so k\u00f6nnte das verdunkelnde Objekt kein Planet sein, sondern ein brauner Zwerg<\/a> (ein Mittelding zwischen Planet und Stern). Kurz gesagt: Um wirklich sicher sein zu k\u00f6nnen, dass man einen Planeten entdeckt hat und nicht irgendwas anderes, muss man die Beobachtungen von Kepler \u00fcberpr\u00fcfen. Idealerweise passiert das mit Teleskopen von der Erde aus. Dort kann man Methoden nutzen, die die Existenz des Planeten nicht nur verifizieren, sondern auch seine Masse genau bestimmen k\u00f6nnen. Erst wenn das passiert ist, kann man eigentlich von der „Entdeckung“ eines Planeten sprechen.<\/p>\n

\"Dinge<\/a>
Dinge die erscheinen wie Planeten aber keine sind (bis auf den Planeten oben links nat\u00fcrlich) (Bild: NASA Ames\/W.Stenzel<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Solange das nicht geschehen ist, handelt es sich nur um einen „Planetenkandidaten“. Oder eben ein „Kepler Object of Interest“. Von denen hat Kepler im Laufe der Zeit jede Menge angesammelt. Da all die Sterne die das Weltraumteleskop beobachtet aber sehr lichtschwach sind, ist es normalerweise schwer bis unm\u00f6glich, sie mit den Teleskopen von der Erde aus zu beobachten. Die wenigstens KOIs lassen sich also auf diesem Weg verifizieren und man hat sich andere Methoden ausdenken m\u00fcssen.<\/p>\n

Wahrscheinlichkeitsvalidierung<\/b><\/p>\n

Ganz vereinfacht gesagt l\u00e4uft diese Methode so ab: Man sieht sich die Verdunkelung des Sterns an und \u00fcberlegt sich, wie sie zustande kommen k\u00f6nnten. Dann berechnet man, wie wahrscheinlich es ist, dass das durch einen Planeten geschehen ist. Und wenn diese Wahrscheinlichkeit gro\u00df genug ist, ist der KOI validiert und zu einem echten Planeten geworden. Die NASA hat das in ihrer Pressmitteilung in einer wunderbar absurden Grafik dargestellt:<\/p>\n

\"Bild:<\/a>
Bild: NASA Ames\/W. Stenzel; Princeton University\/T. Morton<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Folgt man dieser Grafik, sieht es fast so aus, als w\u00fcrden die Wissenschaftler am Ende einfach ausw\u00fcrfeln, was sich „Planet“ nennen darf und was nicht… Aber ok, es ist auch ein wenig schwer, alle<\/i> Details zu erkl\u00e4ren. Das werde auch ich nicht tun – aber die Grundidee ist nicht so kompliziert zu verstehen. Morton und seine Kollegen haben zuerst ein paar Annahmen \u00fcber m\u00f6gliche Ph\u00e4nomene getroffen, die eine Verdunkelung des Sterns verursachen k\u00f6nnen. Zum Beispiel, dass es sich um ein Doppelsternsystem handelt. Oder ein Dreifachsternsystem. Oder das einfach zuf\u00e4llig zwei eigentlich komplett unterschiedlich weit entfernte Sterne beide in unserer Sichtlinie liegen und sich so aneinander vorbei bewegen, dass es aussieht wie eine Verdunkelung. F\u00fcr jeden dieser F\u00e4lle haben sie eine Lichtkurve<\/i> erstellt; also ein Diagramm (wie das in der Grafik oben links), das den Abfall des Sternenlichts beschreibt. Dann haben sie aus bekannten Daten \u00fcber die Verteilung und H\u00e4ufigkeiten von Mehrfachsternsystemen, usw, berechnet, wie wahrscheinlich es ist, dass Kepler zuf\u00e4llig auf so ein System blickt, das aussieht als w\u00e4re da ein Planet obwohl da keiner ist. Au\u00dferdem wurden diese simulierten Lichtkurven mit den konkreten Messungen verglichen und man hat berechnet, wie gut sie zusammenpassen. <\/p>\n

Es geht also um zwei Wahrscheinlichkeiten:<\/p>\n