Der Zwerg beherbergt auch andere Welten!
25. April 2007
Astronomen haben den bisher erdähnlichsten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt, einen Exoplaneten mit einem Radius, der nur 50 % größer ist als die Erde und flüssiges Wasser beherbergen kann. Mit Hilfe des 3,6-Meter-Teleskops der ESO entdeckte ein Team aus Schweizer, französischen und portugiesischen Wissenschaftlern eine Supererde, die etwa fünfmal so schwer ist wie die Erde und einen Roten Zwerg umkreist, von dem bereits bekannt ist, dass er einen Planeten mit der Masse des Neptun beherbergt. Die Astronomen haben auch starke Beweise für das Vorhandensein eines dritten Planeten mit einer Masse von etwa 8 Erdmassen gefunden.
Dieser Exoplanet – wie Astronomen Planeten um einen anderen Stern als die Sonne nennen – ist der kleinste, der bisher gefunden wurde, und er vollendet eine volle Umlaufbahn in 13 Tagen. Er ist 14-mal näher an seinem Stern als die Erde von der Sonne entfernt. Da sein Wirtsstern, der Rote Zwerg Gliese 581 , jedoch kleiner und kälter als die Sonne ist – und somit weniger leuchtet – liegt der Planet dennoch in der bewohnbaren Zone, dem Bereich um einen Stern, in dem Wasser flüssig sein könnte! Der Name des Planeten ist Gliese 581 c.
„Wir haben abgeschätzt, dass die mittlere Temperatur dieser Super-Erde zwischen 0 und 40 Grad Celsius liegt und das Wasser somit flüssig wäre“, erklärt Stéphane Udry vom Genfer Observatorium (Schweiz) und Hauptautor der Studie, in der das Ergebnis veröffentlicht wurde. „Außerdem dürfte sein Radius nur das 1,5-fache des Erdradius betragen, und die Modelle sagen voraus, dass der Planet entweder felsig ist – wie unsere Erde – oder vollständig mit Ozeanen bedeckt ist“, fügt er hinzu.
„Flüssiges Wasser ist für das Leben, wie wir es kennen, von entscheidender Bedeutung“, erklärt Xavier Delfosse, ein Mitglied des Teams von der Universität Grenoble (Frankreich). „Aufgrund seiner Temperatur und seiner relativen Nähe wird dieser Planet höchstwahrscheinlich ein sehr wichtiges Ziel zukünftiger Weltraummissionen sein, die sich der Suche nach außerirdischem Leben widmen. Auf der Schatzkarte des Universums wäre man versucht, diesen Planeten mit einem X zu markieren.“
Der Wirtsstern Gliese 581 gehört zu den 100 uns am nächsten gelegenen Sternen und befindet sich in nur 20,5 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Libra („Waage“). Er hat eine Masse von nur einem Drittel der Sonnenmasse. Solche Roten Zwerge sind von Natur aus mindestens 50-mal schwächer als die Sonne und die häufigsten Sterne in unserer Galaxis: Von den 100 sonnennächsten Sternen gehören 80 zu dieser Klasse.
„Rote Zwerge sind ideale Ziele für die Suche nach massearmen Planeten, auf denen Wasser flüssig sein könnte. Da solche Zwerge weniger Licht emittieren, ist die bewohnbare Zone bei ihnen viel näher als bei der Sonne“, betont Xavier Bonfils, ein Mitarbeiter der Universität Lissabon. Planeten, die in dieser Zone liegen, lassen sich dann leichter mit der Radialgeschwindigkeitsmethode aufspüren, der erfolgreichsten Methode zum Nachweis von Exoplaneten.
Vor zwei Jahren hat dasselbe Astronomenteam bereits einen Planeten um Gliese 581 gefunden (siehe ESO-Pressemitteilung eso0539). Mit einer Masse von 15 Erdmassen, also ähnlich der des Neptun, umkreist er seinen Wirtsstern in 5,4 Tagen. Zu diesem Zeitpunkt hatten die Astronomen bereits Hinweise auf einen anderen Planeten entdeckt. Sie führten daher neue Messungen durch und fanden nicht nur die neue Supererde, sondern auch eindeutige Hinweise auf einen weiteren, einen Planeten von 8 Erdmassen, der eine Umlaufzeit von 84 Tagen hat. Das Planetensystem, das Gliese 581 umgibt, enthält somit nicht weniger als drei Planeten mit einer Masse von 15 Erdmassen oder weniger und ist als solches ein recht bemerkenswertes System.
Die Entdeckung wurde dank HARPS (High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher) gemacht, dem vielleicht präzisesten Spektrographen der Welt. HARPS befindet sich auf dem 3,6-Meter-Teleskop der ESO in La Silla, Chile, und ist in der Lage, Geschwindigkeiten mit einer Genauigkeit von mehr als einem Meter pro Sekunde (oder 3,6 km/h) zu messen! HARPS ist eines der erfolgreichsten Instrumente zur Entdeckung von Exoplaneten und hält bereits mehrere aktuelle Rekorde, darunter die Entdeckung eines weiteren „Neptuntrios“ (ESO-Pressemitteilung eso0618, siehe auch ESO-Pressemitteilung eso0427).
Die ermittelten Geschwindigkeitsschwankungen liegen zwischen 2 und 3 Metern pro Sekunde, was etwa 9 km/h entspricht! Das ist die Geschwindigkeit eines Menschen, der zügig geht. Solch winzige Signale könnten von den meisten heute verfügbaren Spektrographen nicht von „einfachem Rauschen“ unterschieden werden.
„HARPS ist eine einzigartige Planetenjagdmaschine“, sagt Michel Mayor vom Genfer Observatorium und HARPS-Prinzipalforscher. „Angesichts der unglaublichen Präzision von HARPS haben wir unsere Bemühungen auf massearme Planeten konzentriert. Und wir können ohne Zweifel sagen, dass HARPS sehr erfolgreich war: von den 13 bekannten Planeten mit einer Masse von weniger als 20 Erdmassen wurden 11 mit HARPS entdeckt!“
HARPS ist auch sehr effizient bei der Suche nach Planetensystemen, bei denen winzige Signale aufgedeckt werden müssen. Die beiden Systeme, von denen bekannt ist, dass sie drei massearme Planeten haben – HD 69830 und Gl 581 – wurden von HARPS entdeckt.
„Und wir sind zuversichtlich, dass angesichts der bisherigen Ergebnisse die Suche nach einem Planeten mit der Masse der Erde um einen Roten Zwerg in Reichweite ist“, bekräftigt Mayor.
Anmerkungen
: Mit der Radialgeschwindigkeitsmethode können die Astronomen nur eine minimale Masse ermitteln (da sie mit dem Sinus der Neigung der Bahnebene zur Sichtlinie multipliziert wird, die unbekannt ist). Aus statistischer Sicht liegt diese Masse jedoch oft nahe an der tatsächlichen Masse des Systems. Zwei andere Systeme haben eine Masse, die dieser nahe kommt. Der Eisplanet um OGLE-2005-BLG-390L, der durch Mikrolensing mit einem Netz von Teleskopen, darunter eines in La Silla (ESO 03/06), entdeckt wurde, hat eine (reale) Masse von 5,5 Erdmassen. Er kreist jedoch viel weiter von seinem kleinen Wirtsstern entfernt als der jetzige und ist daher viel kälter. Der andere ist einer der Planeten, die den Stern Gliese 876 umgeben. Er hat eine Mindestmasse von 5,89 Erdmassen (und eine wahrscheinliche reale Masse von 7,53 Erdmassen) und vollendet eine Umlaufbahn in weniger als 2 Tagen, so dass er zu heiß ist, um flüssiges Wasser zu enthalten.
: Gl 581, oder Gliese 581, ist der 581. Eintrag im Gliese-Katalog, der alle bekannten Sterne innerhalb von 25 Parsec (81,5 Lichtjahre) von der Sonne auflistet. Er wurde ursprünglich von Gliese zusammengestellt und 1969 veröffentlicht und später von Gliese und Jahreiss im Jahr 1991 aktualisiert.
: Diese grundlegende Beobachtungsmethode basiert auf der Entdeckung von Geschwindigkeitsänderungen des Zentralsterns, die auf die sich ändernde Richtung der Gravitationskraft eines (unsichtbaren) Exoplaneten auf seiner Umlaufbahn um den Stern zurückzuführen sind. Die Auswertung der gemessenen Geschwindigkeitsschwankungen ermöglicht Rückschlüsse auf die Umlaufbahn des Planeten, insbesondere auf die Periode und die Entfernung vom Stern, sowie auf eine Mindestmasse.
Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeiten werden in einem als Leserbrief an die Zeitschrift Astronomy and Astrophysics eingereichten Artikel („The HARPS search for southern extra-solar planets : XI. An habitable super-Earth (5 MEarth) in a 3-planet system“, von S. Udry et al.) Das Papier ist erhältlich bei http://obswww.unige.ch/~udry/udry_preprint.pdf.
Das Team besteht aus Stéphane Udry, Michel Mayor, Christophe Lovis, Francesco Pepe, und Didier Queloz (Observatorium Genf, Schweiz), Xavier Bonfils (Observatorium Lissabon, Portugal), Xavier Delfosse, Thierry Forveille, und C.Perrier (LAOG, Grenoble, Frankreich), François Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Frankreich), und Jean-Luc Bertaux (Service d’Aéronomie du CNRS, Frankreich)
Kontakte
Stéphane Udry
Observatorium der Universität Genf
Genf, Schweiz
Tel: +41 22 379 22 00
Email: [email protected]
Michel Mayor
Observatorium der Universität Genf
Genf, Schweiz
Email: [email protected]
Xavier Delfosse
LAOG
Frankreich
Tel: +33 476 51 42 06
Email: [email protected]
Thierry Forveille
LAOG
Frankreich
Email: [email protected]
Xavier Bonfils
Observatorium von Lissabon
Lissabonne, Portugal
Tel: +351 21 361 67 43
Email: [email protected]
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