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Naher erdgroßer Exoplanet könnte lebensfreundlich sein

Astronomie|Physik

Naher erdgroßer Exoplanet könnte lebensfreundlich sein
Wolf 1069 b
Künstlerische Darstellung eines lebensfreundlichen Gesteinsplaneten ähnlich wie Wolf 1069 b. © NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

Bisher sind erst rund 20 potenziell lebensfreundliche Exoplaneten von der Größe der Erde bekannt – jetzt ist ein weiterer hinzugekommen. Um den 31 Lichtjahre entfernten Roten Zwergstern Wolf 1069 haben Astronomen einen Planeten entdeckt, der etwa so groß und schwer ist wie die Erde und der seinen Stern in der habitablen Zone umkreist. Der Gesteinsplanet erhält dabei etwa 65 Prozent der Strahlenmenge, die die Erde von der Sonne bekommt. Weil der Exoplanet seinem Stern aber immer dieselbe Seite zukehrt, könnte dies auf seiner Tagseite lebensfreundliche Bedingungen ermöglichen. Dort könnte es daher flüssiges Wasser und vielleicht sogar einen Ozean geben, wie das Team berichtet.

Dank immer besserer Teleskope haben Astronomen in den letzten Jahren unzählige extrasolare Planeten entdeckt. Viele davon kreisen auch um Sterne in unserer kosmischen Nachbarschaft, darunter unser nächster Nachbarstern Proxima Centauri oder der rund 40 Lichtjahre entfernte Stern Trappist-1, der gleich von sieben Gesteinsplaneten umkreist wird. Doch unter den gut 5000 bisher bekannten Exoplaneten sind weniger als 100 etwa erdgroß und leichter als zwei Erdmassen. Nur rund 20 von ihnen befinden sich in der sogenannten habitablen Zone – dem Bereich eines Planetensystems, in dem ein mildes Klima und Wasser in flüssiger Form auf der Planetenoberfläche möglich sind. Dies liegt allerdings weniger daran, dass solche „Erdzwillinge“ per se selten sind, sondern an den bisher begrenzten Möglichkeiten, solche eher kleinen und leichten Planeten aufzuspüren. Wegen ihrer geringen Größe hinterlassen sie bei Transits vor ihrem Stern nur ein schwaches Signal und auch ihre Schwerkraft verursacht ein nur leichtes „Taumeln“ ihres Sterns, was den Nachweis erschwert.

Erdgroßer Planet um nahen Roten Zwerg

Eine Chance, mehr solcher erdähnlichen, potenziell lebensfreundlichen Exoplaneten aufzuspüren, ist es jedoch, bei besonders massearmen Roten Zwergsternen nach ihnen zu suchen. Denn bei diesen sind auch Schwerkrafteinflüsse von leichteren Planeten einfacher mithilfe der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode am Lichtspektrum ablesbar. Genau das ist nun Diana Kossakowski vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und ihren Kollegen im Rahmen des CARMENES-Programms gelungen. Für ihre Studie hatten sie den 31 Lichtjahre entfernten Stern Wolf 1069 mit dem Calar-Alto-Observatorium in Spanien vier Jahre lang ins Visier genommen. Dieses Teleskop verfügt über zwei hochauflösende Spektrografen für sichtbares und nahinfrarotes Licht und ist daher besonders geeignet, die subtilen Verschiebungen im stellaren Spektrum aufzuzeigen, die ein um den Stern kreisender Planet hinterlässt.

Die Astronomen wurden fündig: „Als wir die Daten des Sterns Wolf 1069 auswerteten, entdeckten wir ein deutliches Signal mit geringer Amplitude, das auf einen Planeten von etwa Erdmasse hindeutet“, berichtet Kossakowski. Wie das Team ermittelte, ist der Wolf 1069 b getaufte Exoplanet etwa genauso groß wie die Erde und hat die rund 1,2-fache Erdmasse. Er umkreist seinen Stern innerhalb von 15,6 Tagen in einer Entfernung, die einem Fünfzehntel des Abstands zwischen Erde und Sonne entspricht. Damit ist der Planet seinem Stern zwar vergleichsweise nahe, weil der Rote Zwerg aber deutlich leuchtschwächer und kühler ist als die Sonne, erhält Wolf 1069 b trotzdem nur rund 65 Prozent der Sonneneinstrahlung auf die Erde. Das reicht aus, um den Planeten in der konservativen habitablen Zone seines Sterns zu platzieren, wie die Astronomen erklären.

Temperaturkarte
Temperaturen auf der Tagseite von Wolf 1069 b unter der Annahme einer erdähnlichen Atmosphäre. Innerhalb der roten Linie wäre flüssiges Wasser möglich. © Kossakowski et al. (2023) / MPIA

Flüssiges Wasser auf der Tagseite möglich

„Dieser Planet könnte damit die Schlüsselmerkmale einer lebensfreundlichen Welt besitzen“, konstatieren Kossakowski und ihre Kollegen. Mit einer Entfernung von 31 Lichtjahren ist Wolf 1069 b in unserer kosmischen Nachbarschaft der sechstnächste Gesteinsplanet in der habitablen Zone seines Wirtssterns. Den Analysen zufolge kreist Wolf 1069 b in gebundener Rotation um seinen Stern, er kehrt diesem immer die gleiche Seite zu. Das könnte dazu führen, dass sich die Tagseite zusätzlich erwärmt. Wenn dieser Planet eine Atmosphäre besitzt, die zusätzliche Wärme speichert, könnten die Mitteltemperaturen auf der Tagseite von Wolf 1069 b bei rund 13 Grad liegen. Das wäre genug für flüssiges Wasser und vielleicht sogar einen ganzen Ozean, wie das Team erklärt. Hinzu kommt, dass Wolf 1069 anders als andere rote Zwerge in unserer Umgebung ein eher ruhiger, durch wenige Strahlenausbrüche gekennzeichneter Stern ist. Das erhöht die Lebensfreundlichkeit auf seinem Planeten.

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„Wolf 1069b ist damit eine vielversprechende Ergänzung zu den nahen lebensfreundlichen Planeten, bei denen sich eine Suche nach Biosignaturen lohnen würde“, konstatieren die Astronomen. Mehr über Wolf 1069 b zu erfahren, ist vorerst allerdings schwierig: Weil der Planet von uns aus gesehen nicht direkt vor seinem Stern vorbeizieht, kann man keine Transits beobachten. Dadurch fehlen auch Lichtspektren, an denen man beispielsweise die Zusammensetzung seiner Atmosphäre ablesen könnte – wenn er denn eine hat.

Quelle: Diana Kossakowski (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg) et al., Astronomy & Astrophysics, doi: 10.1051/0004-6361/202245322

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