grenz|wissenschaft-aktuell: Suche nach "zweiter Erde" schwieriger als gedacht

Künstlerische Interpretation einer "zweiten Erde" | Copyright: David A. Aguilar (CfA)

Harvard/ USA - Mittels neuer Sonden und Weltraumteleskope wie das erst kürzlich gestartete Transit-Observatorium Kepler (...wir berichteten) und des für 2013 geplanten James Webb Space Telescope (JWST) hoffen Astronomen darauf, dass die Entdeckung eines erdähnlichen Planeten in greifbare Nähe rückt. Schlussendlich jedoch herauszufinden, ob der Planet auch Leben tragen kann, könnte schwieriger werden, als bislang vermutet.

Zu dieser Einschätzung kommen Lisa Kaltenegger vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) und in Wesley Traub vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) in ihrer Studie, die die Fähigkeiten des JWST überprüft hat, die Atmosphären von mittels der Transit-Methode entdeckten erdartigen Exoplaneten auf deren Lebensfreundlichkeit hin zu untersuchen. Die beiden Wissenschaftler kommen zu der Einschätzung, dass das JWST nur dann in der Lage ist, mögliche Indizien für Leben auf einem Planeten (Biomarker) wie die Gase Ozon und Methan zu finden, wenn es sich um einen Planeten handelt, der unsere Erde noch relativ nah ist.

"Wir müssen schon wirklich sehr viel Glück haben, um die Atmosphäre erdähnlicher Planeten während eines einzelnen Transits aufschlüsseln zu können", so Kaltenegger. "Wir müssten zahlreiche weitere Transits abwarten, um dieses Ziel zu erreichen, möglicherweise Hunderte solcher Ereignisse - selbst wenn die Planeten und ihre Sterne nur 20 Lichtjahre von der Erde entfernt sind."

Von einem Transit spricht man, wenn ein entfernter, extrasolarer Planet aus Erd- bzw. Teleskopperspektive vor seinem Muttergestirn vorbeizieht. Während der Beobachtung eines solchen Vorgangs absorbieren die Gase in der Atmosphäre des Planeten kleinste Teile des Sternenlichts und können dann mittels einer spektrografischen bzw. spektroskopischen Analysen während des Vorgangs aufgeschlüsselt und identifiziert werden.

Um sich die enormen Schwierigkeiten einer solchen Analyse zu verdeutlichen, kann man sich unsere Erde als etwa Basketball große Kugel vorstellen, deren Atmosphäre dann nur so dick wie ein Blatt Papier wäre und die ablesbaren Signale entsprechend gering. Zudem kann diese Analyse nur während des eigentlichen Transits durchgeführt werden, wenn der Planet also direkt vor seinem Stern vorbeizieht - ein Vorgang, der meist nur wenige Stunden dauert.

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Der einzige entfernungsmäßig für eine solche erfolgreiche Analyse mit dem JWST in Frage kommende Stern ist laut Kaltenegger und Traub Alpha Centauri A. Bislang wurden hier noch keine erdgroßen und felsigen Exoplaneten ausfindig gemacht.

Neben sonnenähnlichen Sternen der Klasse G, hat sich die Studie auch Sternen der M-Klasse angenommen, auch wenn diese vergleichsweise eher selten in unsere Galaxie vorkommen. M-Sterne (Rote Zwerge) sind kälter, lichtschwächer und kleiner als unsere Sonne, was jedoch die Suche nach einem sie umkreisenden potentiell erdähnlichen Planeten erstaunlicherweise vereinfacht. Der Grund hierfür liegt in der Tatsache, dass ein solcher Planet seinen Stern in einem deutlich dichteren Abstand umrunden muss, um etwa warm genug zu sein, um über flüssiges Wasser verfügen zu können. Entsprechend würde er seinen Stern auch öfters umkreisen und es gäbe deutlich mehr, jedoch zugleich kürzere zu beobachtende Transits in wiederum kürzeren Zeitabständen.

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Anhand von erdartigen Planeten, die einen Stern wie unsere Sonne (Klasse G) umkreisen, kommt es durchschnittlich zu jeweils einem etwa 10-stündigen Transit pro Jahr. Wollte man also rund 100 Stunden Transitbeobachtungen erhalten, würde eine entsprechende Analyse ganze 10 Jahre in Anspruch nehmen. Im Vergleich dazu würde eine ausführliche Analyse eines Erd-Planeten um einen Roten Zwergstern bei einem durchschnittlich einstündigen Transits alle zehn Tage, nur etwa drei Jahre benötigen.

Aufgrund dieser Erörterungen schlagen Traub und Kaltenegger vor, sich bei der Suche nach erdartigen Planeten vorerst auf Planeten um Rote Zwerge zu konzentrieren, da deren Analyse auf Biomarker die größeren Chancen auf Erfolg versprechen.

Zugleich schlagen sie jedoch vor, statt der Transit-Beobachtung, die in ihren Augen wesentlich effektivere direkte Beobachtungsmethode, bei der Lichtphotonen vom entdeckten Planeten selbst untersucht werden, zu bevorzugen.

Bei aller Skepsis bezüglich der Fähigkeiten des James Webb Space Telescope effizient die Atmosphären von Exoplaneten erfolgreich aufzuschlüsseln, präsentieren die Forscher jedoch auch ein hoffnungsvolles "Best Case"-Szenario für das JWST, in dem schon bald tatsächlich um Alpha Centauri A ein erdartiger Planet entdeckt wird. Dann, so Kaltenegger und Traub, würden schon eine Handvoll Transits genügen, um Biomarker in seiner Atmosphäre auszumachen und die Existenz der lange ersehnten "zweiten Erde" zu bestätigen ...oder auch nicht.

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