Wissenschaftler haben mit einem NASA-Weltraumteleskop eine faszinierende Welt entdeckt. Sie ist etwa so groß wie die Erde, liegt bemerkenswert nah an unserem Sonnensystem und könnte Leben, wie wir es kennen, beherbergen.
Der extrasolare Planet oder „Exoplanet“ mit dem Namen Gliese 12 b umkreist einen kleinen und kühlen roten Zwergstern, der sich nur etwa 40 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Fische befindet. Der Exoplanet – den das Team mit dem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA entdeckte – hat schätzungsweise eine Breite von etwa 1,1 Erddurchmesser und ist damit unserem Planeten sowie der Venus ähnlich, die oft als „Zwilling“ unseres Sonnensystems bezeichnet wird.
Gliese 12 b umkreist seinen Stern Gliese 12 so nah, dass sein Jahr nur 12,8 Erdentage dauert. Da der rote Zwerg Gliese 12 jedoch nur etwa ein Viertel der Größe der Sonne hat, ist er auch viel kühler als unser Stern. Das bedeutet, dass Gliese 12 b, obwohl er von seinem roten Zwerg nur 7 % der Entfernung zwischen Sonne und Erde entfernt ist, immer noch in der bewohnbaren Zone seines Planetensystems liegt. Die auch als „Goldlöckchen-Zone“ bekannte bewohnbare Zone ist die Region um einen Stern, die weder zu heiß noch zu kalt ist, als dass Planeten flüssiges Wasser beherbergen könnten, eine wichtige Zutat für Leben, wie wir es kennen. Wichtig ist jedoch, dass die beiden Teams, die hinter der Entdeckung von Gliese 12 b stehen, noch nicht mit Sicherheit sagen können, ob er eine Atmosphäre hat. Es bleibt daher unklar, ob die Welt bewohnbar sein könnte, aber die Forscher sind vorsichtig optimistisch.
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„Das Interessanteste ist, dass dieser Planet wirklich in der Nähe ist; tatsächlich ist er einer der der Erde am nächsten gelegenen Transitplaneten“, sagte Larissa Palethorpe, Wissenschaftlerin am University College of London, die die Forschung gemeinsam mit Shishir Dholakia, Astrophysiker an der University of Southern Queensland, leitete, gegenüber Space.com. „Er befindet sich entweder in der bewohnbaren Zone seines Sterns oder direkt am Rand – er könnte also bewohnbar sein.“
Wenn Erde und Venus ein Kind hätten
Wissenschaftler entdeckten Gliese 12 b, als er die Oberfläche seines Muttersterns, eines roten Zwergs, kreuzte oder „transitierte“. Diese Transite verursachen winzige Lichtabfälle, die TESS gut erkennen kann. Palethorpe fügte hinzu, dass das Team bei Beginn dieses Projekts weder die genaue Umlaufzeit noch die Größe des Planeten kannte.
“Es war eine schöne Überraschung, dass er so ähnlich groß wie die Erde ist”, fuhr sie fort. “Es war also wirklich schön, das genau bestimmen zu können, aber ich denke, besonders zu wissen, dass er in Bezug auf die Bewohnbarkeit zwischen der Erde und der Venus liegen könnte, ist wirklich aufregend.”
Gliese 12 b empfängt etwa 85 % der Strahlung, die die Venus von der Sonne erhält, doch seine Oberflächentemperatur dürfte mit 42 Grad Celsius (107 Grad Fahrenheit) deutlich niedriger sein als die Oberflächentemperatur der Venus, die 464 Grad Celsius (867 Grad Fahrenheit) beträgt.
Obwohl Erde und Venus beide in der bewohnbaren Zone der Sonne liegen, kann die eine Erde Leben unterstützen und hat eine günstige Atmosphäre, während die andere eine unwirtliche Höllenlandschaft mit Temperaturen ist, die heiß genug sind, um Blei zu schmelzen. Die Untersuchung von Gliese 12 b könnte uns helfen zu verstehen, warum das so ist.
„Gliese 12 b könnte uns auch viel darüber lehren, wie sich unser eigenes Sonnensystem entwickelt hat“, fügte Palethorpe hinzu.
Das Team wird nun untersuchen, ob Gliese eine Atmosphäre hat. Erste Anzeichen deuten jedoch darauf hin, dass diese Atmosphäre, falls ja, relativ dünn sein würde. Überraschenderweise ist das Fehlen einer dichten Atmosphäre jedoch eine gute Nachricht für die Aussichten auf Bewohnbarkeit des Planeten.
„Wir wissen, dass einige Planeten sehr dichte Wasserstoffatmosphären haben, die den gesamten Planeten bedecken. Diese sehr dicke Gasschicht ist eigentlich eine schlechte Nachricht für die Bewohnbarkeit“, sagte Palethorpes UCL-Forscherkollege Vincent Van Eylen gegenüber Space.com. „Normalerweise sind diese Planeten zwei- oder dreimal so groß wie die Erde. Gliese 12 b ist tatsächlich so groß wie die Erde, also hat er wahrscheinlich keine sehr dichte Atmosphäre.“
“Er könnte entweder gar keine Atmosphäre haben, was für die Bewohnbarkeit nicht besonders gut wäre, oder er hätte eine Art dünne Atmosphäre, ähnlich der der Erde.”
Doch selbst wenn Gliese 12 b keine Atmosphäre besitzt, könnte er dennoch ein wichtiges Testobjekt für unsere Suche nach Leben anderswo in der Milchstraße sein. Denn der Stern, den er umkreist, ist ein Roter Zwerg und damit die häufigste Sternform in unserer Galaxie – und dennoch wissen wir relativ wenig über Planetensysteme mit Roten Zwergen.
Leben rund um Rote Zwerge
In der Milchstraße bilden Rote Zwerge die größte Familie von Sternen, die in ihren Kernen noch Wasserstoff zu Helium verschmelzen, ein Prozess, der die sogenannte „Hauptreihen“-Lebensdauer eines Sterns definiert. Schätzungsweise 60 bis 70 % der Sterne in unserer Galaxie sind Rote Zwerge wie Gliese 12, und von den 30 Sternen, die der Erde am nächsten sind, sind mindestens 20 Rote Zwerge.
„Es ist interessant, etwas über Planeten zu erfahren, die die kleinen Sterne umkreisen, wie sie aussehen könnten und ob es auf solchen Planeten Leben geben könnte“, fügte Van Eylen hinzu.
Rote Zwerge, offiziell als K- oder M-Sterne bekannt, haben zwischen 7,5 % und 50 % der Masse der Sonne. Diese im Verhältnis zur Sonne geringe Masse bedeutet, dass solche Sterne bei einer niedrigeren Temperatur brennen und nur 3.500 Grad Celsius erreichen, verglichen mit der Temperatur unseres Sterns von 5.500 Grad Celsius. Beispielsweise hat Gliese 12 eine Oberflächentemperatur von etwa 60 % der Sonnentemperatur.
Diese niedrigere Temperatur bedeutet, dass schwach leuchtende Rote Zwerge als Hauptreihensterne viel länger existieren können als mittelschwere Sterne wie die Sonne. Obwohl man davon ausgeht, dass die Sonne etwa 10 Milliarden Jahre alt wird, wird für Rote Zwerge eine Lebensdauer vorausgesagt, die zehn- oder sogar hundertmal so lang ist. Manchmal kann diese Zahl sogar Billionen von Jahren betragen. Das bedeutet, dass auf Planeten, die Rote Zwerge umkreisen, Leben mehr Zeit hätte, sich zu entwickeln, als auf Planeten um größere Hauptreihensterne.
Allerdings gibt es nicht nur gute Nachrichten hinsichtlich der Aussicht auf Leben auf Exoplaneten, die Rote Zwerge umkreisen.
Obwohl sie in ihrem stellaren Erwachsenenalter kühler als die Sonne sind, gelten Rote Zwerge als viel wilder als unser Stern. Man geht davon aus, dass diese Klasse von Sternen hochgradig magnetisch aktiv ist und häufige und starke Ausbrüche hochenergetischen Lichts in Form von Röntgenstrahlen aussendet. Diese Röntgenstrahlen können die Atmosphäre eines Planeten in der Nähe eines Roten Zwergs heftig zerstören.
Darüber hinaus haben neuere Forschungen gezeigt, dass selbst Rote Zwerge, die viele Jahre lang ruhig bleiben, plötzlich Superflares entwickeln können, die 100 bis 1.000 Mal stärker sind als die Sonneneruptionen der Sonne. Diese Eruptionen kommen in der Jugend dieser Sternklasse häufiger vor und können sogar in bewohnbaren Zonen Atmosphären abtragen und flüssiges Wasser verdampfen.
Derzeit gehen jedoch beide an der Entdeckung von Gliese 12 b beteiligten Teams davon aus, dass die Umlaufbahn des Roten Zwergs relativ ruhig ist, was eine gute Nachricht für die Wahrscheinlichkeit sein könnte, dass der Exoplanet eine Atmosphäre besitzt.
Rote Zwerge sind gute Ziele für TESS
Die Tatsache, dass Rote Zwerge kühler sind als Sterne wie die Sonne und ihre bewohnbaren Zonen sich daher näher an den Sternen befinden, macht es TESS und seiner Transitmethode zur Planetenjagd tatsächlich ein wenig leichter, Exoplaneten in ihrer Umgebung zu entdecken.
„Wir neigen dazu, Planeten zu entdecken, die sich in der Nähe ihres Muttersterns befinden, einfach weil sie häufiger vorbeiziehen. Wenn wir Planeten finden, die rote Zwerge umkreisen, ist die Abdunklung des Transits größer, weil es sich um kleinere Sterne handelt“, sagte Palethorpe. „Weil rote Zwerge etwas kühler sind, liegt die bewohnbare Zone näher am Stern als bei unserer Art von Sonne, was bedeutet, dass wir mit TESS eher Planeten in der bewohnbaren Zone entdecken.“
Um diesen Planeten genauer zu untersuchen, muss das Team auf andere Instrumente als TESS zurückgreifen. Außerdem werden sie auf eine andere Methode der Exoplanetenerkennung umsteigen, um die Eigenschaften von Gliese 12 b besser zu definieren. Eine davon ist die „Radialgeschwindigkeitsmethode“, die die winzigen Schwankungen ausnutzt, die Planeten in der Bewegung ihrer Sterne verursachen, wenn sie durch ihre Schwerkraft an diesen Sternen ziehen.
“Ich denke, als nächstes müssen wir die Masse des Planeten bestimmen. Das tun wir bereits aktiv als Teil des High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher für die nördliche Hemisphäre (Harps North), einem Radialgeschwindigkeitsteleskop”, sagte Palethorpe. “Dann haben wir auch einen weiteren Vorschlag der Europäischen Organisation für astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre (ESPRESSO) angenommen, bei dem es sich um ein weiteres Radialgeschwindigkeitsteleskop handelt. Und so werden wir dies hoffentlich auf der Grundlage der Radialgeschwindigkeitsbeobachtungen erreichen.”
Palethorpe und Van Eylen hoffen außerdem, dass sie mit dem James Webb Space Telescope (JWST) noch Zeit bekommen, die Atmosphäre des Planeten genauer zu untersuchen. Dies ist möglich, weil das Licht, das Gliese 12 b beim Vorbeiflug an seinem Stern durch seine Atmosphäre hindurchlässt, die charakteristischen Fingerabdrücke der Elemente in der Atmosphäre mit sich trägt.
Dieser Vorgang wird als „Transmissionsspektroskopie“ bezeichnet und Gliese 12 b ist nur einer von wenigen gemäßigten erdähnlichen Welten, die nahe genug beieinander liegen, um auf diese Weise untersucht zu werden.
Das JWST führt derzeit eine ähnliche Untersuchung für die sieben erdähnlichen Planeten des TRAPPIST-1-Systems durch, das etwa 40 Lichtjahre entfernt liegt. Diese Planeten ähneln Gliese 12 b darin, dass sich viele von ihnen nicht nur in der bewohnbaren Zone ihres Sterns befinden, sondern dass dieser Stern auch ein kleiner und kühler roter Zwerg ist.
“Ich denke, mit dem JWST werden wir zumindest einige Hinweise über die Atmosphäre dieses Planeten bekommen, was, glaube ich, das nächstspannendste wäre, jetzt wo er entdeckt wurde”, sagte Van Eylen.
Was die Möglichkeit angeht, dass Gliese 12 b Leben beherbergt, sind die beiden Wissenschaftler äußerst vorsichtig. Schließlich ist unser Verständnis dieser Welt noch recht früh und wir verfügen noch über Methoden, mit denen wir Anzeichen von Leben in der Atmosphäre eines Exoplaneten erkennen könnten, selbst in der Atmosphäre eines so relativ nahen Exoplaneten wie Gliese 12 b.
„Ich denke, Gliese 12 b wird uns viel über das Leben beibringen, aber wir können noch nichts mit Sicherheit sagen. Ich finde es sehr spannend und wir können uns auf jeden Fall auf weitere Forschungsergebnisse zu Gliese 12 b freuen“, schloss Palethorpe. „Es ist kein schlechter Ausgangspunkt für die Suche nach Leben.“
Die Forschungsergebnisse der beiden Teams wurden am Donnerstag (23. Mai) in The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society und The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Ursprünglich veröffentlicht am Space.com.