Nahe "Super-Erde": Forscher sprechen von Glücksfall

• Neuer Planet entdeckt:  Exoplanet Gliese 486b in 26 Lichtjahren Entfernung
• Planeten-Atmosphäre verbindet Eigenschaften von Erde und Venus
• Geringe Entfernung soll erstmals die intensive Beobachtung einer fremden Atmosphäre erlauben
• Forscher sprechen von "Glücksfall" 

In den vergangenen zweieinhalb Jahrzehnten haben Astronomen zahlreiche Exoplaneten aus Gas, Eis und Gestein aufgespürt. Mit dem Aufkommen effizienter Einrichtungen zur Exoplanetenjagd stieg die Zahl der neu entdeckten Welten außerhalb des Sonnensystems schnell in die Tausende. Mal sprachen die Forscher davon, 24 erdähnliche Planeten gefunden zu haben, auf denen die Lebensbedingungen teils sogar besser seien, als auf unserem Heimatplaneten. Ein anderes Mal entdeckte eine Studentin 17 neue Planeten. Doch nur wenige Planeten sind wirklich erdähnlich. Und was wir wirklich von ihnen wissen, beruht häufig auf indirekten Beobachtungen und Interpretationen. Malerische Darstellungen hügeliger Planetenlandschaften unter zwei Sonnen, wie sie auch von der NASA gerne gezeigt werden, entspringen dann doch eher der Fantasie des Künstlers, als harten wissenschaftlichen Fakten.

Neuer Planet entdeckt: Ein Blick in eine fremde Atmosphäre

Jetzt berichten Forschende um Trifon Trifonov vom Max-Planck-Institut für Astronomie von der Entdeckung einer heißen Super-Erde, die den "nur" 26 Lichtjahre entfernten roten Zwergstern Gliese 486 umkreist. Die für Astronomen geringe Entfernung soll in Zukunft bessere Beobachtungen ermöglichen und uns so verraten, wie es auf dem Planeten wirklich aussieht. Trotzdem bleiben Beobachtungen in 26 Lichtjahren Entfernung schwierig. Übersetzt auf die Erde ist es so, als wollten Sie vom Nordpol aus eine Stecknadel am Südpol beobachten.

Was den als Gliese 486b bezeichneten Planeten so besonders macht, ist, dass er trotz seiner geringen Distanz zu seiner Muttersonne möglicherweise einen Teil seiner ursprünglichen Atmosphäre behalten hat. Daher eignet er sich besonders gut, um seine Gashülle und sein Inneres mit der kommenden Generation von weltraum- und bodengestützten Teleskopen zu untersuchen.

Durch die Kombination verschiedener Beobachtungstechniken haben Astronomen Planetenmassen, Größen und sogar Massendichten bestimmt, die es ihnen erlauben, ihre innere Zusammensetzung abzuschätzen. Doch diese Daten lassen eben nur indirekt Rückschlüsse auf die Eigenheiten der Planeten zu. Das nächste Ziel, diese erdähnlichen Exoplaneten durch die Untersuchung ihrer Atmosphären vollständig zu charakterisieren, ist eine viel größere Herausforderung.

Gliese 486b: Eine Mischung aus Erde und Venus

Besonders bei Gesteinsplaneten wie der Erde besteht eine solche Atmosphäre nur aus einer dünnen Schicht, wenn sie überhaupt existiert. Aus diesem Grund bleiben viele aktuelle Atmosphärenmodelle von Gesteinsplaneten ungeprüft.

Planetenatmosphären müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um sie mit Observatorien der nächsten Generation zu beobachten. In einer Entfernung von nur 26 Lichtjahren haben Wissenschaftler des CARMENES-Konsortiums (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs) nun einen Planeten gefunden, der den roten Zwergstern Gliese 486 umkreist und diese Anforderungen an Gesteinsplaneten perfekt erfüllt. Der neu entdeckte Planet mit der Bezeichnung Gliese 486b ist eine Super-Erde mit einer Masse, die 2,8-mal so groß ist wie die unseres Heimatplaneten. Er ist außerdem 30 Prozent größer als die Erde. 

„Die Nähe dieses Exoplaneten ist spannend, weil wir ihn mit leistungsstarken Teleskopen wie dem kommenden James Webb Space Telescope und den zukünftigen Extremely Large Telescopes genauer untersuchen können“, erklärt Trifon Trifonov. Er ist Planetenforscher am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) und Hauptautor des Artikels, in dem diese Entdeckung vorgestellt wird.

Anziehungskraft der "Super-Erde" um 70 Prozent höher

Berechnet man aus den ermittelten Massen und Radien die mittlere Dichte des Planeten, so zeigt sich, dass er eine ähnliche Zusammensetzung wie Venus und die Erde hat, einschließlich eines metallischen Kerns. Jeder, der auf Gliese 486b steht, würde eine Anziehungskraft spüren, die 70 Prozent stärker ist als die, die wir auf unserer Heimatwelt erfahren.

Gliese 486b umkreist sein Muttergestirn auf einer Kreisbahn innerhalb von 1,5 Tagen und in einem Abstand von 2,5 Millionen Kilometern. Eine Drehung um die eigene Achse dauert genauso lange, sodass eine Seite immer dem Stern zugewandt ist. Obwohl der Stern Gliese 486 viel lichtschwächer und kühler als die Sonne ist, ist die Einstrahlung so intensiv, dass sich die Oberfläche des Planeten auf mindestens 700 Kelvin (ca. 430 °C) aufheizt. In diesem Sinne ähnelt die Oberfläche von Gliese 486b wahrscheinlich eher der Venus als der Erde, mit einer heißen und trockenen Landschaft, die von glühenden Lavaströmen durchzogen ist. Leben, wie wir es von der Erde kennen, ist unter diesen Bedingungen unwahrscheinlich.

Im Gegensatz zur Venus hat Gliese 486b aber möglicherweise nur eine dünne Atmosphäre, wenn überhaupt. Modellrechnungen könnten mit beiden Szenarien übereinstimmen, da die Einstrahlung von Sternen dazu führen kann, dass Atmosphären verdampfen. Gleichzeitig trägt die Schwerkraft des Planeten dazu bei, dass sie erhalten bleibt. Es ist schwierig, das Gleichgewicht zwischen diesen beiden Beiträgen zu bestimmen.

Forscher: "Die Entdeckung von Gliese 486b war ein Glücksfall"

„Die Entdeckung von Gliese 486b war ein Glücksfall. Hundert Grad heißer und die gesamte Oberfläche des Planeten wäre Lava. Seine Atmosphäre würde aus verdampftem Gestein bestehen“, schildert José A. Caballero vom Centro de Astrobiología (CSIC-INTA, Spanien) und Mitautor der Studie. „Wäre Gliese 486b hingegen hundert Grad kälter, wäre er für Folgebeobachtungen ungeeignet gewesen.“

Die zukünftigen Messungen, die dem CARMENES-Team vorschweben, nutzen die Bahnorientierung aus, die Gliese 486b dazu veranlasst, aus unserem Blickwinkel die Oberfläche des Zentralgestirns zu kreuzen. Wann immer dies geschieht, scheint ein winziger Bruchteil des Sternenlichts durch die dünne Hülle der Atmosphäre, bevor es die Erde erreicht. Die verschiedenen Verbindungen absorbieren das Licht bei bestimmten Wellenlängen und hinterlassen ihren Fußabdruck im Signal. Mithilfe von Spektrografen spalten die Astronomen das Licht nach Wellenlängen auf und suchen nach Absorptionsmerkmalen, um daraus die Zusammensetzung und Dynamik der Atmosphäre abzuleiten. Diese Methode wird auch als Transitspektroskopie bezeichnet.

Eine zweite spektroskopische Messung, die sogenannte Emissionsspektroskopie, ist geplant, wenn Teile der beleuchteten Hemisphäre wie Mondphasen während des Umlaufs von Gliese 486b sichtbar werden, bis er hinter dem Stern verschwindet. Das Spektrum enthält Informationen über die helle, heiße Planetenoberfläche.

Forscher: "Können es kaum erwarten"

„Wir können es kaum erwarten, bis die neuen Teleskope zur Verfügung stehen“, sagt Trifonov. „Die Ergebnisse werden uns dabei helfen zu verstehen, wie gut Gesteinsplaneten ihre Atmosphären halten können, woraus sie bestehen und wie sie die Energieverteilung auf den Planeten beeinflussen.“

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