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Astronomen haben neue Exoplaneten entdeckt Planetentrio mit bewohnbarer Eiswelt?

| Redakteur: Christian Lüttmann

Unser Sonnensystem hat acht Planeten – doch im Universum gibt es noch viel mehr. Sie zu finden ist wesentlich schwerer, als Sterne aufzuspüren – denn Planeten strahlen kein Licht aus. Trotzdem hat ein internationales Astronomen-Team nun gleich drei neue Exoplaneten entdeckt – darunter auch ein Planet, der möglicherweise sogar bewohnbar ist.

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Künstlerische Darstellung des Planetensystems von GJ 357
Künstlerische Darstellung des Planetensystems von GJ 357
(Bild: Carl Sagan Institute/Jack Madden)

Göttingen – Die Suche nach neuen Planeten gehört zu den Königsdisziplinen der Astronomie. Denn während Sterne ihr eigenes Licht ausstrahlen und so relativ leicht durch Teleskope entdeckt werden, sind Planeten in den Weltraumaufnahmen von Hubble und Co. zunächst unsichtbar.

Doch jeder Planet hat ein Zentralgestirn, das er umkreist – und das lässt mitunter seine Tarnung auffliegen: Wenn nämlich der Planet auf seiner Umlaufbahn zwischen Stern und Teleskop vorbeizieht, schwächt dies das beobachtete Licht des Sterns ein bisschen ab. Treten diese Änderungen der Strahlkraft in regelmäßigen Abständen auf, ist dies ein starkes Indiz für einen Planeten in der Umlaufbahn des Sterns.

Morsezeichen von Stern überführen Exoplanet

Solche Schwankungen in der Lichtintensität, auch Transits genannt, nahmen im Februar 2019 die Kameras des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA auf, als sie den Stern GJ 357 beobachteten. So stießen Astronomen auf den Exoplaneten GJ 357 b. Er umkreist seinen Stern elfmal näher als Merkur. Dadurch hat er eine extrem kurze Umlaufgeschwindigkeit von nur vier Tagen und eine hohe Gleichgewichtstemperatur von etwa 250 °C – berechnet ohne Berücksichtigung des zusätzlichen Treibhauseffekts einer möglichen Atmosphäre.

„Wir bezeichnen GJ 357 b als so genannte heiße Erde“, sagt Prof. Dr. Stefan Dreizler vom Institut für Astrophysik der Universität Göttingen, der an der Entdeckung beteiligt war. „Obwohl der Planet kein Leben beherbergen kann, ist er ein wichtiger Meilenstein in der Erforschung erdähnlicher Planeten. GJ 357 b ist der drittnächste Transit-Exoplanet und damit einer der am besten geeigneten Planeten, die wir haben, um die Zusammensetzung einer möglichen Atmosphäre zu messen.“

Die Heiße Erde hat zwei kältere Geschwister

Bodengestützte Daten bestätigten die Existenz von GJ 357 b. Diese Daten stammten von der Europäischen Südsternwarte, dem Campanas-Observatorium in Chile sowie dem Keck-Observatorium in Hawaii und dem Calar Alto-Observatorium in Spanien, die seit 1998 ihre Teleskope auf den Stern GJ 357 gerichtet hatten.

Die Auswertung der Daten brachte zudem noch eine Überraschung: Es fielen zusätzliche Signale auf, die zwei planetarischen Begleitern zugeordnet wurden. Allein durch TESS-Beobachtungen wären diese beiden Planeten GJ 357 c und GJ 357 d nicht entdeckt worden. Die Entdeckung ist besonders bedeutsam, weil GJ 357 d weit genug von seinem Stern entfernt, um möglicherweise sogar bewohnbar zu sein. Mehr zu den drei Planeten erfahren Sie unter „Ergänzendes zum Thema“.

Ergänzendes zum Thema
Die Steckbriefe der drei Exoplaneten von GJ 357

Künstlerische Darstellung des Planeten GJ 357 b
Künstlerische Darstellung des Planeten GJ 357 b
( Bild: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith )

Der Exoplanet GJ 357 b wurde durch den Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) in der Konstellation Hydra entdeckt, 31 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er umkreist den Stern GJ 357, der etwa ein Drittel so schwer und groß wie unsere Sonne ist, in nur 3,93 Tagen. GJ 357 b ist etwa 22% größer als die Erde und hat eine Gleichgewichtstemperatur von 250 °C, weshalb die Astronomen ihn auch als „heiße Erde“ bezeichnen. Er teilt seinen Stern mit mindestens zwei Begleitern, den Planeten GJ 357 c und GJ 357 d.

Künstlerische Darstellung des Planeten GJ 357 c
Künstlerische Darstellung des Planeten GJ 357 c
( Bild: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith )

GJ 357 c hat eine Masse, die mindestens das 3,4-fache der Erde beträgt, umkreist seinen Stern alle 9,1 Tage und hat eine Gleichgewichtstemperatur um 130 °C. TESS hat keine Transits von diesem Planeten beobachtet, was darauf hindeutet, dass seine Umlaufbahn im Verhältnis zur Umlaufbahn der heißen Erde leicht geneigt ist – vielleicht um weniger als ein Grad.

Künstlerische Darstellung des Planeten GJ 357 d
Künstlerische Darstellung des Planeten GJ 357 d
( Bild: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith )

GJ 357 d, der äußerste bekannte Planet des Systems, hat eine Masse von mindestens dem 6,1-fachen der Erde und umkreist den Stern alle 55,7 Tage in einem Abstand von etwa 20% der Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Größe und Zusammensetzung des Planeten sind unbekannt, aber eine felsige Welt mit dieser Masse würde sich zwischen der ein- und zweifachen Größe der Erde bewegen. Mit einer Gleichgewichtstemperatur von -53 °C wirkt der Planet auf den ersten Blick eher eisig als bewohnbar.

Illustration des Planetensystems GJ 357 – Planet d umkreist den Stern in der habitablen Zone, in der prinzipiell flüssiges Wasser vorkommen kann.
Illustration des Planetensystems GJ 357 – Planet d umkreist den Stern in der habitablen Zone, in der prinzipiell flüssiges Wasser vorkommen kann.
(Bild: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith)

„GJ 357 d befindet sich am äußeren Rand der bewohnbaren Zone seines Sterns, wo er von seinem Stern etwa die gleiche Menge an Sternenenergie erhält wie der Mars von der Sonne“, kommentieren die Wissenschaftler aus Göttingen. „Wenn der Planet eine dichte Atmosphäre hat, die in zukünftigen Studien bestimmt werden muss, könnte er genügend Wärme einfangen, um den Planeten zu erwärmen und flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zuzulassen.“

Ob GJ 357 d tatsächlich die nötigen Voraussetzungen für Leben mit sich bringt, müssen in Zukunft weitere Studien untersuchen.

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Originalpublikation: Rafael Luque et al.: Planetary system around the nearby M dwarf GJ 357 including a transiting, hot, Earth-sized planet optimal for atmospheric characterization, Astronomy & Astrophysics 2019; DOI: 10.0.4.27/0004-6361/201935801

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