Nur 40 Lichtjahre entfernt, 3 potenziell bewohnbare Planeten

Imaginäre Ansicht von der Oberfläche eines der neu entdeckten Planeten mit dem ultrakühlen Zwergstern TRAPPIST-1 im Hintergrund. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser

Imaginäre Ansicht von der Oberfläche eines der neu entdeckten Planeten mit dem ultrakühlen Zwergstern TRAPPIST-1 im Hintergrund. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser


VonAdam Burgasser,Universität von Kalifornien, San Diego

Die Suche nach erdähnlichen Planeten – und Leben – jenseits des Sonnensystems war lange Zeit Gegenstand von Science-Fiction und Fantasy. Aber die heutigen Boden- und Weltraumteleskope, hochpräzise Instrumente und fortschrittliche Analysetechniken haben diese Suche zu einem aktiven Bereich echter wissenschaftlicher Forschung gemacht.Hunderte von terrestrischen Weltenwurden in den letzten Jahren gefunden, darunter eine Handvoll in der richtigen Entfernung von ihrem Wirtsstern, um auf ihren felsigen Oberflächen Bedingungen zu haben, die für flüssiges Wasser zugänglich sind. Astronomen konzentrieren sich auf Planeten in diesen „bewohnbare Zonen“ auf der Suche nach Leben jenseits der Erde.


Jetzt zum ersten Mal, hat unser internationales Team erdgroße Planeten um einen Sterntyp herum gefunden, der so extrem ist, dass er als „ultracooler Zwerg“ bezeichnet wird. Dies ist das erste Mal, dass Planeten um die masseärmsten Sterne herum gefunden wurden, was darauf hindeutet, dass sie die idealen Jagdgründe für bewohnbare Welten jenseits des Sonnensystems sein könnten.

Größenvergleich der Sonne, eines ultracoolen Zwergsterns und des Planeten Jupiter. Bildnachweis: Chaos-Syndrom

Größenvergleich der Sonne, eines ultracoolen Zwergsterns und des Planeten Jupiter. Bildnachweis:Chaos-Syndrom

Fokus in der Suche verschieben

Astronomen haben vor kurzem damit begonnen, ihre Suche nach erdähnlichen Planeten weg von hellen, sonnenähnlichen Sternen auf dunklere, kühlere Sterne mit geringer Masse, die M-Zwerge genannt werden, zu konzentrieren. Diese Sterne sind zwar in der Milchstraße viel zahlreicher, aber zu schwach, um mit bloßem Auge gesehen zu werden.




Ihre relativ kleinen Durchmesser – weniger als die Hälfte der Breite der Sonne – machen es jedoch einfacher, erdgroße Planeten, die sie umkreisen, mit einer gebräuchlichen Technik namens . zu erkennenVersandart. Ein Transit tritt auf, wenn sich ein Planet zwischen uns und seinem Wirtsstern bewegt, was zu einer sehr leichten scheinbaren Verdunkelung des Sterns führt, da der Planet einen Teil seines Lichts blockiert.

Die Ausrichtung von Planet und Stern muss genau richtig sein, damit ein Transit gesehen werden kann, daher ist die Wahrscheinlichkeit dafür gering und passiert normalerweise nur, wenn der Planet sehr nahe an seinem Stern kreist. Glücklicherweise ist die bewohnbare Zone um einen kühlen M-Zwerg auch näher als um einen heißeren sonnenähnlichen Stern, so dass erdähnliche Planeten in diesen Systemen eine größere Chance haben, die für flüssiges Wasser notwendigen Bedingungen auf ihrer Oberfläche zu haben.

Leider schränkt die geringe Lichtmenge, die von M-Zwergen emittiert wird, die Suche nach Planetentransiten zu den sonnennächsten Sternen ein und erfordert größere Teleskope.

TRAPPIST-1 und seine Planeten


Es ist also eine technische und wissenschaftliche Leistung, dass unser internationales Astronomenteam die ersten erdähnlichen Planeten um einen der kühlsten und kleinsten M-Zwerge in Sonnennähe gefunden hat. Diese „ultracoolen Zwergsterne“ haben nur ein Zehntel des Sonnendurchmessers und sind 2.000 Mal lichtschwächer.

TRAPPIST-Teleskop, ESO La-Silla-Observatorium in Chile. Bildnachweis: TRAPPIST

TRAPPIST-Teleskop, ESO La-Silla-Observatorium in Chile. Bildnachweis:TRAPPIST

Die Planeten wurden gefunden vondie Versandart, mit einer Einrichtung namensTRAPPIST(TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), ein 60-cm-Teleskop am La-Silla-Observatorium in Chile, das für die Suche nach kleinen Variationen im schwachen Licht ultrakühler Zwerge optimiert wurde. Der Trick besteht darin, sie im Nahinfrarotlicht zu überwachen, einer Strahlungsform mit Wellenlängen, die länger sind als das sichtbare Licht, das unsere Augen wahrnehmen können (Infrarotstrahlung wird oft für Fernsehfernbedienungen verwendet). Im Laufe des letzten Jahres haben meine Kollegen vom TRAPPIST-Team mehrere Dutzend ultrakühle Zwerge überwacht, um nach den schwachen Transitsignalen zu suchen, die für einen erdgroßen Planeten charakteristisch sind, einen Rückgang von nur einem Prozent in dem bereits schwachen Licht, das sie aussenden.

Das Rendering dieses Künstlers zeigt eine imaginäre Ansicht der drei Planeten, die einen ultracoolen Zwergstern nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreisen. In dieser Ansicht ist einer der inneren Planeten im Transit durch die Scheibe seines winzigen und schwachen Muttersterns zu sehen. Bildnachweis: M. Kornmesser/ESO

Das Rendering dieses Künstlers zeigt eine imaginäre Ansicht der drei Planeten, die einen ultracoolen Zwergstern nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreisen. In dieser Ansicht ist einer der inneren Planeten im Transit durch die Scheibe seines winzigen und schwachen Muttersterns zu sehen. Bildnachweis: M. Kornmesser/ESO


Im September 2015 fanden sie ihr erstes Signal von einem Stern namens TRAPPIST-1, der nur 40 Lichtjahre von uns entfernt war. In den nächsten Monaten fanden sie mehr. Insgesamt haben die Astronomen die Anwesenheit von drei erdgroßen Planeten festgestellt, die alle auf sehr engen Umlaufbahnen um den Stern mit Umlaufzeiten ('Jahren') von 1,5 Tagen bis 73 Tagen liegen.

Um so kurze Umlaufzeiten zu haben, müssen die Planeten ihrem Stern extrem nahe sein, zwischen 1/100 und 1/10 des Abstands zwischen Sonne und Erde. Dies ist näher als Merkur an der Sonne, und eine so kleine Umlaufbahn würde einen Planeten in unserem Sonnensystem versengen. Um TRAPPIST-1 herum befinden sich diese Umlaufbahnen jedoch in und um die bewohnbare Zone.

Die beiden inneren Planeten erhalten von ihrem Stern zwei- bis viermal mehr Lichtenergie als die Erde von der Sonne, und obwohl stark reflektierende Oberflächen diese Welten für flüssiges Wasser kühl genug machen könnten, ähneln sie wahrscheinlich eher Venusen – heißen Planeten, in denen die Wasser ist in die Atmosphäre verdunstet – als die Erde. Aber der dritte Planet, TRAPPIST-1d, erhält zwischen 20 Prozent und 100 Prozent des Sternenlichts, das die Erde von unserer Sonne liefert (Sonneneinstrahlung), also umkreist es in der richtigen Entfernung, um flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu haben, und ist möglicherweise eine erdähnliche Welt.

Eine imaginäre Ansicht aus der Nähe eines der drei Planeten, die TRAPPIST-1 umkreisen. Diese Welten haben ähnliche Größen und Temperaturen wie Venus und Erde – aber das ist noch nicht alles, um Leben zu erhalten. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser

Eine imaginäre Ansicht aus der Nähe eines der drei Planeten, die TRAPPIST-1 umkreisen. Diese Welten haben ähnliche Größen und Temperaturen wie Venus und Erde – aber das ist noch nicht alles, um Leben zu erhalten. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser


Das Planetenbild ausfüllen

In der richtigen Entfernung zu sein, um flüssiges Oberflächenwasser zu haben, garantiert nicht, dass ein erdgroßer Planet wirklich erdähnlich ist.

Erstens bedeutet die Nähe dieser Planeten zu ihrem Wirtsstern, dass sie wahrscheinlich „gezeitenverriegelt“ sind und gezwungen sind, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen, wie sie den Stern umkreisen, so dass sich eine Seite des Planeten im ewigen Tag und auf der anderen Seite in der ewigen Nacht befindet . (Gezeitensperre ist der Grund, warum wir von der Erde aus immer das gleiche Gesicht des Mondes sehen.) Während lange angenommen wurde, dass diese Konfiguration die Existenz von flüssigem Oberflächenwasser verhindern würde, legen neuere Arbeiten nahe, dass solche Weltenkann noch bewohnbare Regionen haben.

Die Zusammensetzung und Zirkulation einer Atmosphäre, falls vorhanden, spielt ebenfalls eine wichtige Rolle für die Bewohnbarkeit, entweder durch die Reflexion von Sternenlicht oder durch den Einschluss von Wärme durch den Treibhauseffekt.

Schließlich können sowohl tektonische Aktivität als auch die Existenz eines schützenden planetarischen Magnetfelds eine Rolle spielen. Tektonische Kräfte sind von besonderem Interesse für den innersten Planeten TRAPPIST-1b, der durch die Gezeitenkräfte des Wirtssterns gequetscht und gedehnt werden kann, ihn von innen erwärmt und die Art von ausgedehntem Vulkanismus erzeugt, den wir auf dem Jupitermond Io sehen.

Techniker arbeiten weiter an der Instrumentierung des Webb-Teleskops vor seinem Start im Jahr 2018. Bildrechte: NASA/Chris Gunn

Techniker arbeiten weiterhin an der Instrumentierung des Webb-Teleskops vor seinem Start im Jahr 2018. Bildrechte:NASA/Chris Gunn

Die Beobachtungen von TRAPPIST können uns nichts über diese planetarischen Details sagen, aber dieJames Webb Weltraumteleskopsollte uns mehr sagen, wenn es 2018 auf den Markt kommt. Dieser fortschrittliche Ersatz für das Hubble-Weltraumteleskop wird die Empfindlichkeit haben, um noch kleinere zu erkennenSignal der Absorptionvon den Planeten während ihres Transits. In dieses Signal werden die chemischen Absorptionsmuster der in der Atmosphäre vorhandenen Gase eingeprägt, zu denen biogene Gase wie Sauerstoff, Methan und Lachgas oder vulkanische Gase wie Schwefeldioxid gehören können.

Das TRAPPIST-Team startet demnächst mit demSPECULOOS(Suche nach bewohnbaren Planeten, die ULtra-kühle Sterne verdunkeln)-Umfrage. Dieses Programm wird 500 der nächsten ultracoolen Zwerge mit vier 1-Meter-Roboterteleskopen in Cerro Paranal, Chile, überwachen. Der Bau der Site ist bereits im Gange, und das Team freut sich darauf, unsere Zählung der nahegelegenen bewohnbaren Welten um die kleinsten Sterne zu erweitern.

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Adam Burgasser, Professor für Physik,Universität von Kalifornien, San Diego

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht aufDie Unterhaltung. Lies dasoriginaler Artikel.

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