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Exoplaneten

Nur halb so schwer wie die Venus

Künstlerische Darstellung des „leichten“ Exoplaneten um den Stern L 98-59 (Bild: ESO/M. Kornmesser)

Ein Minimal-Rekord und weitere spannende Funde: Astronomen haben neue Erkenntnisse über ein nahes Planetensystem gewonnen, das dem unserer Sonne ähnelt. Einer der Himmelskörper besitzt demnach nur die halbe Masse der Venus – es handelt sich damit um den leichtesten Exoplaneten, der bisher mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gemessen wurde. Ein weiterer Planet des Systems könnte den Daten zufolge sehr wasserreich sein. Auch über eine bisher noch eher geheimnisvolle Beobachtung berichten die Forscher: Zusätzlich zu den nun vier bestätigten Planeten fanden sie Hinweise auf einen fünften, auf dem erdähnliche Bedingungen herrschen könnten.

Tausende von Exoplaneten haben Astronomen bereits um ferne Sterne entdeckt – nun geht es darum, die besonders spannenden Systeme genauer ins Visier zu nehmen. Genau um ein solches handelt es sich bei L 98-59: Das nur 35 Lichtjahre von uns entfernte System besteht aus einem roten Zwergstern und seinem interessanten Planetensystem. Bisher waren drei Planeten bekannt, die 2019 mithilfe der Transitmethode entdeckt wurden. Dabei nutzten die Astronomen die durch die vorbeiziehenden Planeten verursachte Abschattung des Sterns, um sie zu identifizieren und ihre Größe zu bestimmen. Um nun mehr Details über diese Himmelskörper aufzudecken und möglicherweise weitere zu identifizieren, hat ein internationales Astronomenteam das L 98-59-System mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile ins Visier genommen.

Stellares Wackeln offenbart ein Leichtgewicht

Die Forscher nutzen dabei den Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO), um Daten für die sogenannte Radialgeschwindigkeitsmethode zu gewinnen. Vereinfacht ausgedrückt wird dabei das Wackeln des Sterns ermittelt, das durch die Gravitationskräfte der ihn umkreisenden Planeten verursacht wird. So lassen sie sich indirekt nachweisen und zudem werden Rückschlüsse auf ihre Massen möglich und damit auch auf ihre Zusammensetzungen. „Wenn wir wissen wollen, woraus ein Planet besteht, brauchen wir mindestens seine Masse und seinen Radius“, sagt Erstautor Olivier Demangeon von der Universität Porto. Wie er und seine Kollegen erklären, waren erst durch die Kombination der Radialgeschwindigkeitsmessungen mit früheren Daten detailliertere Einblicke in die Merkmale der Planeten des Systems möglich.

Wie sie berichten, gelang ihnen mit dem Einsatz von ESPRESSO dabei ein technischer Durchbruch. Dessen Daten ermöglichten die Feststellung, dass der innerste Planet des Systems nur die Hälfte der Masse der Venus besitzt. Dabei handelt es sich um den bisherigen Minimal-Rekord mit dieser Nachweistechnik, sagen die Astronomen. „Dies ist ein Schritt nach vorn bei der Bestimmung der Massen von kleinen Planeten außerhalb des Sonnensystems“, sagt Co-Autorin María Rosa Zapatero Osorio vom Zentrum für Astrobiologie in Madrid.

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Vielversprechendes System

Wie die Astronomen weiter berichten, legen ihre Ergebnisse nahe, dass die drei bisher bekannten Planeten von L 98-59 möglicherweise Wasser in ihrem Inneren oder in ihrer Atmosphäre enthalten. Allerdings sind die beiden, die dem Stern am nächsten sind, wohl recht trocken. Doch bei Nummer drei ist das vermutlich nicht der Fall: Die Dichte-Daten liefern Hinweise darauf, dass er aus bis zu 30 Prozent Wasser besteht, schreiben die Wissenschaftler.

Im Rahmen der Untersuchungen identifizierte das Team auch einen vierten bisher unbekannten Exoplaneten in dem System, über den aber noch keine weiteren Details bekannt sind. Zudem berichten sie über die vielversprechende Spur eines möglichen fünften Planeten. „Wir haben Hinweise auf die Anwesenheit eines erdähnlichen Planeten in der habitablen Zone dieses Systems“, sagt Demangeon. Auch Zapatero Osorio hält dies für eine besonders spannende Spur: „In diesem Bereich könnte ein Planet eine Atmosphäre besitzen, die Leben schützen und ermöglichen könnte“, so die Astrobiologin.

Das Planetensystem von L 98-59 bildet damit nun ein attraktives Ziel für zukünftige Beobachtungen von Exoplaneten-Atmosphären. Astronomen hoffen, durch einen atmosphärischen Durchblick einmal Biosignaturen identifizieren zu können. Bisher können Teleskope allerdings die für kleine Gesteinsplaneten erforderliche Auflösung nicht erreichen. Zunächst hofft das Team nun, das System mit dem Ende 2021 startenden James-Webb-Weltraumteleskop der NASA weiter untersuchen zu können. Später könnte dann das Extremely Large Telescope der ESO weitere Einblicke liefern, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird und 2027 in Betrieb gehen soll. „Das HIRES-Instrument am ELT könnte möglicherweise die Atmosphären einiger Planeten des Systems L 98-59 untersuchen“, sagt Osorio.

Quelle: ESO, Fachartikel: Astronomy & Astrophysics, doi: 10.1051/0004-6361/202140728

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