Planet in bewohnbarer Zone um nächstgelegenen Stern gefunden

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Garching – Mit Teleskopen der ESO und anderen Einrichtungen ist es Astronomen gelungen, einen klaren Hinweis auf einen Planeten zu finden, der den nächsten Stern zur Erde, Proxima Centauri, umkreist. Proxima b umkreist seinen kühlen, roten Mutterstern alle 11 Tage und hat eine Temperatur, die Wasser in flüssigem Zustand an der Oberfläche möglich machen würde. Als Gesteinsplanet hat er etwas mehr Masse als die Erde und ist der nächstgelegene extrasolare Planet – vielleicht ist er sogar der nächste Ort außerhalb unseres Sonnensystems, wo Leben existieren kann. Die Studie zu dieser epochalen Entdeckung erscheint am 25. August 2016 in Nature.

Gerade einmal vier Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt liegt der rote Zwergstern Proxima Centauri, abgesehen von der Sonne ist er der nächste Stern zur Erde. Dieser kühle Stern im Sternbild Centaurus ist zu schwach, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein. Zudem liegt er ganz nah an dem viel helleren Sternpaar Alpha Centauri AB.

Künstlerische Darstellung des um Proxima Centauri kreisenden Planeten. Illustration: ESO/M. Kornmesser
Künstlerische Darstellung des um Proxima Centauri kreisenden Planeten.
Illustration: ESO/M. Kornmesser

Während der ersten Jahreshälfte 2016 wurde Proxima Centauri regelmäßig mit dem HARPS-Spektrografen am 3,6-Meter-Teleskop der ESO auf La Silla und gleichzeitig mit anderen Teleskopen rund um den Globus beobachtet. Dies war die sogenannte Pale Red Dot-Kampagne, bei dem Astronomen unter der Leitung von Guillem Anglada-Escudé von der Queen Mary University in London nach jenen kleinen Bewegungen des Sterns suchten, die durch den gravitativen Einfluss eines ihn umkreisenden Planeten erzeugt würden.

 

Da dieses Thema ein großes Interesse in der Öffentlichkeit innehat, wurde zwischen Januar und April 2016 regelmäßig über den Fortschritt der Beobachtungen auf der Pale Red Dot-Webseite sowie in den sozialen Medien berichtet. Dazu gab es eine Reihe an populärwissenschaftlichen Beiträgen von Spezialisten aus aller Welt.

Guillem Anglada-Escudé erklärt den Hintergrund dieser außergewöhnlichen Suche: „Die ersten Hinweise auf einen möglichen Planeten wurden bereits 2013 entdeckt, aber die Ergebnisse waren nicht überzeugend. Seither haben wir mit Hilfe der ESO und anderen Partnern hart daran gearbeitet, weitere Beobachtungen durchführen zu können. Die Planung für unser nun durchgeführtes Red Pale Rot-Projekt dauerte fast zwei Jahre.“

Die Daten des Pale Red Dot-Projektes wurden mit früheren Beobachtungen von der ESO und anderen Observatorien kombiniert und ergaben so ein klares Signal – und überaus spannendes Ergebnis. Proxima Centauri bewegt sich regelmäßig mit etwa 5 Kilometer pro Stunde – normale Gehgeschwindigkeit – auf uns zu und wieder von uns weg. Dieses regelmäßige Muster der wechselnden Radialgeschwindigkeiten wiederholt sich mit einer Periode von 11,2 Tagen. Eine sorgfältige Analyse der Dopplerverschiebung im Spektrum des Sternes weist auf die Anwesenheit eines Planeten mit einer Mindestmasse von 1,3 Erdmassen in einer Entfernung von 7 Millionen Kilometern von Proxima Centauri hin – nur 5% des Abstands Erde-Sonne.

Anglada-Escudé erzählt über die Aufregung der letzten Monate: „Während der Pale Red Dot-Kampagne überprüfte ich jeden Tag die Konsistenz des Signals. Die ersten 10 Tage waren vielversprechend, die ersten 20 entsprachen den Erwartungen und nach 30 Tagen war das Resultat ziemlich klar, so begannen wir den Fachartikel zu schreiben!“

Rote Zwerge wie Proxima Centauri sind aktive Sterne und können durch ihre stellaren Veränderungen einen Planeten vortäuschen. Um dies auszuschließen beobachtete das Team auch die Veränderungen in der Helligkeit von Proxima Centauri mit dem ASH2-Teleskop am San Pedro de Atacama Celestial Explorations Observatory in Chile sowie mit dem Las Cumbres Observatory Global Telescope-Netzwerk. In der abschließenden Analyse wurden daher Radialgeschwindigkeitsdaten während der Zeit von Helligkeitsveränderungen des Sterns nicht zur Analyse herangezogen.

Obwohl Proxima b seinen Stern viel näher als Merkur in unserem Sonnensystem die Sonne umkreist, ist er viel schwächer als die Sonne. Aus diesem Grund liegt Proxima b gut innerhalb der habitablen Zone seines Muttersterns. Schätzungen seiner Oberflächentemperatur nach wäre das Vorhandensein von flüssigem Wasser möglich. Trotz seiner gemäßigten Umlaufbahn werden die Bedingungen an seiner Oberfläche stark von Ausbrüchen des Sterns im Ultravioletten und Röntgenbereich beeinflusst – in viel stärkerem Ausmaß als die Erde es von der Sonne erfährt.

Zwei zusätzliche Fachartikel diskutieren die Bewohnbarkeit und das Klima auf Proxima b. Sie kommen zu dem Ergebnis, dass das Vorhandensein von flüssigem Wasser derzeit nicht ausgeschlossen werden kann. In einem solchen Fall würde es nur in Regionen mit starker Sonneneinstrahlung vorkommen, entweder in einem Teil der Hemisphäre des Planeten, die ständig dem Stern zugewandt ist (gebundene Rotation) oder in einem tropischen Gürtel (Rotation mit 3:2-Resonanz). Die Eigenrotation von Proxima b, die starke Strahlung von seinem Mutterstern und die Entstehungsgeschichte des Planeten führen zu einem verglichen mit der Erde deutlich anderen Klima. Es ist äußerst unwahrscheinlich, dass es auf Proxima b Jahreszeiten gibt.

Diese Entdeckung ist der Beginn von einer Reihe weiterer Beobachtungen mit aktuellen Instrumenten und mit der nächsten Generation von extrem großen Teleskopen wie des European Extremely Large Telescope (E-ELT). Proxima b wird in der Zukunft eines der wichtigsten Ziele für die Suche nach Leben im Universum sein. Und tatsächlich gibt es mit dem Projekt StarShot die Vision, das Alpha Centauri-System mit einen Raumfahrzeug von der Erde aus anzuvisieren.

Anglada-Escudé ergänzt: „Viele Exoplaneten wurde bisher gefunden und viele weitere werden in der Zukunft entdeckt werden, aber die Suche nach dem potentiell nächsten erdähnlichen Planeten war für uns alle eine einzigartige Erfahrung in unserem Leben. Es sind die Anstrengung vieler, die diese Entdeckung erst möglich machten. Ihnen allen sei Tribut und Ehre gezollt. Die Suche nach Leben auf Proxima b ist der nächste Schritt…“

 

Quelle: Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (Garching)

Bildquelle: ESO (24.8.16)

Fachbeitrag in Nature: Veröffentlichung

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.