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Exoplaneten

Mögliche Wasserwelt im Visier

Künstlerische Darstellung des potenziellen Ozeanplaneten TOI-1452 b. © Benoit Gougeon, Université de Montréal

Ein vielleicht ebenfalls blauer Planet – 100 Lichtjahre von uns entfernt: Astronomen haben in einem Doppelsternsystem einen Exoplaneten entdeckt, der möglicherweise vollständig von einem tiefen Ozean bedeckt ist. TOI-1452 b ist etwas größer als die Erde und umkreist einen der beiden Sterne in einem Abstand, der flüssiges Oberflächenwasser ermöglichen könnte. Seine Dichte lässt auf einen hohen Anteil an leichter Substanz schließen – vermutlich handelt es sich dabei um Wasser. Scharfe Blicke mit dem James Webb Space Telescope sollen TOI-1452 b nun weitere Geheimnisse entlocken, sagen die Wissenschaftler.

Es wimmelt von Planeten im Weltall: Tausende von Himmelskörpern haben Astronomen um ferne Sterne bereits entdeckt. Mittlerweile richtet sich das Interesse deshalb auf die speziellen Exemplare. Besonders im Visier der Forschung stehen Exoplaneten, die ähnliche Merkmale aufweisen wie unsere kosmische Heimat. Ein zentraler Aspekt ist dabei der blaue Schatz der Erde. Denn flüssiges Wasser avancierte bei uns bekanntlich zum Lebenselixier: Es ist die Voraussetzung für die Existenz aller irdischen Organismen und man geht davon aus, dass ihre Entwicklungsgeschichte in den Ozeanen begann. Nun fügt das Astronomenteam um Charles Cadieux, Doktorand an der Université de Montréal, der kleinen Sammlung potenzieller Wasserwelten einen besonders vielversprechenden Kandidaten hinzu.

Auf die Spur des Exoplaneten brachten die Forscher Daten das Weltraumteleskops TESS der NASA, das den Himmel nach Planetensystemen in unserer kosmischen Nachbarschaft durchscannt. In einem etwa 100 Lichtjahre von der Erde entfernten System im Sternbild Drache erfasste TESS interessante Signale: Alle elf Tage kam es zu einer leichten Helligkeitsabnahme, die offenbar auf das Vorüberziehen eines Planeten zurückzuführen ist. Dieser Spur gingen die Forscher anschließend genauer nach. Dabei zeichneten sich immer interessantere Aspekte ab und so setzte das Team verschiedene astronomische Einrichtungen und Instrumente ein, um möglichst detaillierte Informationen zu sammeln.

Spannende Merkmale

Zunächst wurde deutlich, dass das Sternsystem nicht aus einem, sondern aus zwei Sternen besteht, die kleiner als unsere Sonne sind. Sie umkreisen einander in einer Entfernung, die etwa dem Zweieinhalbfachen der Entfernung zwischen der Sonne und Pluto entspricht. Deshalb hatte sie das TESS-Teleskop zunächst nur als einen einzigen Lichtpunkt wahrgenommen. Doch eine am kanadischen Observatoire du Mont-Mégantic (OMM) installierte Kamera konnte das Signal schließlich auflösen, um die beiden Objekte zu unterscheiden. So wurde auch deutlich, dass der Exoplanet den Stern TOI-1452 des Duos umkreist. Den Berechnungen zufolge bekommt er dabei Energiemengen ab, die zu gemäßigten Bedingungen führen könnten, die flüssiges Wasser auf der Oberfläche ermöglichen.

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Aus den Transitdaten ging hervor, dass der Planet etwa 70 Prozent größer als die Erde ist. Um die Masse des Planeten zu bestimmen, kam dann die Radialgeschwindigkeitsmethode zum Einsatz, die Rückschlüsse auf die Merkmale eines Planeten anhand seines Schwerkraft-Einflusses auf seinen Zentralstern ermöglicht. Dabei kam das Instrument „SPIRou“ am OMM zum Einsatz, das besonders für die Untersuchung von Sternen mit geringer Masse wie TOI-1452 geeignet ist, da es im Infrarotspektrum arbeitet, in dem diese Sterne am hellsten leuchten. Wie das Team berichtet, ergaben die Datenauswertungen eine Masse von TOI-1452, die etwa dem Fünffachen der Erde entspricht.

Ein Ozeanplanet?

„Sein Radius und seine Masse lassen auf eine viel geringere Dichte schließen, als man sie bei einem Planeten erwarten würde, der im Wesentlichen aus Metall und Gestein besteht, wie die Erde“, sagt Cadieux. Die Merkmale lassen sich dadurch erklären, dass ein großer Teil der Masse aus leichteren Materialien besteht. Eine plausible Erklärung wäre dabei Wasser. „TOI-1452 b ist einer der besten Kandidaten für einen Ozeanplaneten, die wir bisher gefunden haben“, sagt Cadieux. Aus Modellsimulationen der Wissenschaftler ging hervor, dass TOI-1452 b aus bis zu 30 Prozent Wasser bestehen könnte. Er wäre damit eine ausgesprochene Wasserwelt. Denn obwohl die Erde manchmal als blauer Planeten bezeichnet wird, weil etwa 70 Prozent ihrer Oberfläche von Ozeanen bedeckt sind, ist sie eigentlich ein eher trockener Planet: Wasser macht tatsächlich nur etwa ein Prozent der irdischen Masse aus.

TOI-1452 b ist nun ein perfekter Kandidat für weitere Beobachtungen mit dem James Webb Space Telescope, sagen die Wissenschaftler. Er ist auch nahe genug an der Erde, sodass die Forscher hoffen, seine Atmosphäre untersuchen zu können, um weitere Hinweise darauf zu gewinnen, ob es sich tatsächlich um einen Ozeanplaneten handelt. Ein Glücksfall ist zudem, dass er sich in einer Region des Himmels befindet, die das Webb-Teleskop das ganze Jahr über beobachten kann. „Unsere geplanten Untersuchungen mit dem Webb-Teleskop werden entscheidend dazu beitragen, TOI-1452 b besser zu verstehen“, sagt René Doyon von der Université de Montréal. „Sobald möglich, werden wir Zeit auf Webb buchen, um diese geheimnisvolle Welt zu beobachten.“

Quelle: University of Montreal, Fachartikel: The Astronomical Journal, doi: 10.3847/1538-3881/ac7cea

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