Donnerstag, 7. Februar 2013

Astrophysiker: Nächster Erdzwilling könnte nur wenige Lichtjahre entfernt sein

Künstlerische Darstellung einen lebensfreundlichen erdgroßen Planeten mit zwei Monden, der einen Roten Zwerg umkreist (Illu.). | Copyright: David A. Aguilar (CfA) 

Cambridge (USA) - Eine neue Auswertung der öffentlichen Daten der Exoplanetensuche des NASA-Weltraumteleskops "Kepler" durch US-Astrophysiker kommt zu dem Schluss, dass etwa sechs Prozent aller Roten Zwergsterne lebensfreundliche, erdgroße - also erdähnliche Planeten besitzen. Da es sich bei Roten Zwergen um den häufigsten Sternentyp in der Milchstraße handelt, könnte sich der unserem Planeten nächstgelegene Erdzwilling schon in gerade einmal 13 Lichtjahren Entfernung befinden - wesentlich näher also als bisherige Schätzungen vermutet hatten.

"Wir dachten, wir müssten in unglaublich großen Entfernungen suchen, um erdähnliche Planeten finden zu können. Jetzt erkennen wir, dass andere Erden schon in unserem kosmischen Vorgarten gefunden werden könnten und nur darauf warten, entdeckt zu werden", zeigt sich Courtney Dressing vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) von der neuen Erkenntnis fasziniert.

Rote Zwerge sind kleiner, kälter und schwächer als unsere Sonne, im Durchschnitt nur ein Drittel so groß und etwa 1.000 Mal lichtschwächer als unser Zentralgestirn. Von der Erde aus sind allerdings keine Roten Zwerge mit bloßem Auge zu erkennen.

Trotz ihrer Lichtschwäche, handelt es sich bei Roten Zwergen dennoch um gute Orte für die Suche nach erdähnlichen Planeten. Zugleich handelt es sich um den häufigsten Sternentyp der Milchstraße, wenn etwa ein Drittel aller Sterne und damit etwa 75 Milliarden "Sonnen" Rote Zwerge sind. Da entsprechende Sterne lichtschwächer sind, sind aber auch die Signale ihrer Planeten umso stärker, da ein erdgroßer Planeten natürlich auch einen größeren Anteil seiner "Sonnenscheibe" abdunkelt, wenn es sich bei dieser "Sonne" um einen Roten Zwerg handelt, an dem er während eines sogenannten Transits vorüberzieht.


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Die Wahrscheinlichkeit eines solchen von der Erde oder mit Weltraumteleskopen wie Kepler aus beobachtbaren Transits erdähnlicher Planeten (so vorhanden) ist bei Roten Zwergsternen ebenfalls deutlich höher, da solche Planeten ihren Stern wesentlich dichter umkreisen müssen, um diesen auch innerhalb der sogenannten "habitablen Zone" zu umkreisen. Hierbei handelt es sich um jene Abstandsregion, innerhalb derer ein Planet seinen Stern umkreisen muss, damit aufgrund milder Oberflächentemperaturen Wasser in flüssiger Form - und damit die Grundlage für Leben nach irdischem Vorbild - existieren kann.

Anhand der Kepler-Daten und damit anhand eines Katalogs von 158.000 Ziel-Sternen, ermittelte das CfA-Team den Anteil Roter Zwerge und berechneten deren Größen und Temperaturen erneut auf nun noch genauerer Grundlage. Dabei fanden die Astrophysikerin und ihre Kollegen heraus, dass nahezu alle Sterne im Kepler-Suchfeld kleiner und kälter sind als bislang angenommen.

Da die Größe eines während eines Transits vorbeiziehenden Planeten in Relation zur Größe seines Zentralgestirns und dem Anteil der Verdeckung der "Sonnenscheibe" bestimmt wird, bedeutet eine sozusagen Verkleinerung der Ziel-Sterne automatisch auch eine Verkleinerung der sie umkreisenden Planeten. Zudem haben kühlere Sterne auch enger um sie liegende "grüne Zonen".



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Dressing und ihr Team haben sodann 95 Planetenkandidaten ausfindig gemacht, die im Kepler-Feld (im Sternbild Schwan) Rote Zwergsterne umkreisen. Auf dieser Grundlage gehen die Astrophysiker zunächst nun davon aus, dass mindestens 60 Prozent dieser Sterne Planeten besitzen, die kleiner sind als Neptun. Allerdings haben die meisten dieser Planeten nicht die richtige Größe oder Temperaturen, um wirklich als "erdähnlich" zu gelten. Drei Planetenkandidaten jedoch waren warm und vergleichsweise groß- bzw. klein genug, um dieses Kriterium zu erfüllen. Statistisch betrachtet bedeutet dies nun, dass sechs Prozent aller Roten Zwergsterne erdähnliche Planeten besitzen sollten.




"Wir wissen nun um die Häufigkeitsrate lebensfreundlicher Planeten im Umfeld des am häufigsten in der Milchstraße vorkommenden Sternentyps", erläutert der Co-Autor der im Fachmagazin "The Astrophysical Journal" erscheinenden Studie, David Charbonneau. "Diese Rate legt nahe, dass es wesentlich einfacher werden wird, Leben außerhalb unseres Sonnensystems zu suchen, als wir dies bislang angenommen hatten."

Schon unsere Sonne ist von einem ganzen Schwarm Roter Zwerge umgeben. Etwa 75 Prozent der uns nächstgelegenen Sterne sind solche Roten Zwergsterne. Angesichts des Wertes von sechs Prozent sollte der nächste Erdzwilling also kaum mehr als 13 Lichtjahre von der Erde entfernt sein.



Grafische Darstellung der Auswertung der Kepler-Daten durch Dressing und Kollegen: Drei Planeten umkreisen ihre Sterne innerhalb der "habitablen Zone" (grün). Bei den drei von Dressing und Kollegen im Kepler-Feld ausgemachten Planetenkandidaten handelt es sich um die sogenannten "Kepler Object of Interest" (KOI) "1422.02", "2626.01" und "2626.01". "KOI 1422.02" ist etwa 0,9 Mal so groß wie die Erde und benötigt für eine Umrundung seines Sterns 20 Tage. "KOI 2626.01" ist etwa 14 Mal so groß wie die Erde und hat einen 38-tägigen Umlaufzyklus. "KOI 854.01" ist 1,7 Mal größer als unser Planet und benötigt für eine Umrundung seiner "Sonne" 56 Tage. Alle drei Planeten sind von der Erde 300 bis 600 Lichtjahre entfernt und umkreisen Sterne mit Temperaturen von zwischen 3.150 und 3.260 Grad Celsius. Zum Vergleich: Die Oberfläche unserer Sonne ist etwa 5.500 Grad heiß.
| Copyright: C. Dressing (CfA)

Derart nahegelegene Planeten könnten schon mit gezielt dafür ausgerüsteten kleineren Weltraumteleskopen oder großen Teleskop-Netzwerken auf der Erde gefunden werden. In Folgeuntersuchungen könnten schon bereits bzw. bald verfügbare Instrumente wie etwa das "Giant Magellan Telescope", das 2019 im Hochland von Chile fertiggestellt werden soll, oder das "James Webb Weltraumteleskop", dessen Start für 2018 anvisiert wird, klare Informationen über die Oberflächentemperaturen, die Atmosphäre und deren Zusammensetzung liefern.

Obwohl erdähnlich, würde sich eine solche Welt dennoch auch von der unsrigen unterscheiden. Da diese Planeten ihre Sterne sehr dicht umkreisen, wären sie wahrscheinlich an ihren Stern rotationsgebunden. Das heißt, sie würden - so wie der Mond der Erde - ihrer "Sonne" immer die gleiche Seite zuwenden. Doch alleine dieser Umstand spricht nicht gegen mögliches Leben auf einem solchen Planeten, da eine genügend dichte Atmosphäre oder tiefe Ozeane die Tagesseitenwärme über den ganzen Planeten verteilen könnte. Auch die Auswirkungen der deutlich höheren Sonnenaktivität und UV-Strahlung Roter Zwerge mit starken Sonnenausbrüchen, könnte von einer genügend dichten und entsprechend zusammengesetzten Atmosphäre von der Oberfläche ferngehalten werden. Tatsächlich glauben einige Wissenschaftler sogar, dass diese Umstände die Entstehung von Leben sogar noch fördern könnten. "Man muss die Erde nicht klonen, damit auf einem Planeten Leben entstehen kann", so Dressing.

Da Rote Zwerge eine deutliche längere Lebensspanne als sonnenähnliche Sterne besitzen, würde die Entdeckung eines solchen Planeten auch die interessante Möglichkeit mit sich bringen, dass dortiges Leben und möglicherweise sich daraus entwickelte Zivilisationen schon deutlich älter und fortgeschrittener sein könnten als das Leben auf der Erde. "Es wäre durchaus möglich, dass wir eine 'Erde' finden, die bereits rund 10 Milliarden Jahre alt ist", spekuliert Charbonneau. (Im Vergleich dazu ist unsere Erde gerade erst einmal rund 4,5 Milliarden Jahre alt.)

- Den vollständigen Originalartikel zur Studie finden Sie HIER


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Quelle: cfa.harvard.edu
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