Exoplanet in Erdgröße mit Atmosphäre entdeckt

Astronomen haben in 39 Lichtjahren Entfernung einen extrasolaren Planeten entdeckt, der in etwa die Größe der Erde aufweist. Solche Planeten sind zwar bereits mehrere nachgewiesen. Neu ist aber, dass man glaubt, auf dem Planeten eine Atmosphäre nachgewiesen zu haben.


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Wir leben in aufregenden Zeiten, jedenfalls für Leute, die sich für das Universum und Exoplaneten interessieren. Bis vor wenigen Jahren waren noch keine Exoplaneten in anderen Sonnensystemen bekannt – nun hat man Tausende nachgewiesen. Ist ein erdgroßer Planet darunter, regt dies die Phantasien an. Liegt der Planet in der habitablen Zone? Kann er eine Atmosphäre halten und gibt es dort Wasser? Trifft dies zu, wäre das ein Kandidat für extraterrestrisches Leben.

In einer Mitteilung vom letzten Donnerstag (6. April 2017) gab das Max Plank-Institut für Astronomie bekannt, dass man eine Atmosphäre um einen extrasolaren Planeten von Erdgröße nachgewiesen habe. Diese umgibt die “Supererde” mit der Bezeichnung GJ 1132b. Der Fund gilt als erster Nachweis einer Atmosphäre bei Planeten dieser Art – einer Supererde mit vergleichsweise niedriger, erdähnlicher Masse – und damit um einen wichtigen Schritt hin zum Nachweis von Leben auf Exoplaneten.

Aus der Mitteilung geht hervor, dass ein Astronomenteam, zu dem auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie gehören, das 2,2-Meter-ESO/MPG-Teleskop in Chile nutzte, um Bilder vom zugehörigen Stern GJ 1132 aufzunehmen und die winzigen Helligkeitsminderungen nachzuweisen die auftreten, wenn der Stern samt Atmosphäre direkt vor seinem Heimatstern vorbeizieht.

Der Planet GJ 1132b kreist um den roten Zwergstern GJ 1132 im südlichen Sternbild Segel (des Schiffs), rund 39 Lichtjahre von uns entfernt. Die neuen Beobachtungen hat ein Team unter der Leitung von John Southworth (Keele University, GB) durchgeführt. Die Projektidee geht auf Luigi Mancini zurück, bis vor kurzem am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) und nun an der Universität Rom Tor Vergata tätig, der die Beobachtungen auch koordiniert hat. Weitere Teammitglieder vom MPIA waren Paul Mollière und Thomas Henning.

Das Team nutzte die GROND-Kamera am 2,2-Meter-ESO/MPG-Teleskop der Europäischen Südsternwarte in Chile um den Planeten gleichzeitig durch sieben verschiedene Filter zu beobachten. GJ 1132b ist ein Transitplanet: Aus der Perspektive von Beobachtern hier auf der Erde zieht er alle 1,6 Tage direkt vor seinem Heimatstern vorbei und schattet dabei einen kleinen Teil des Sternenlichts ab.

Exoplanet
(Quelle: Max Plank-Institut für Astronomie)

Die Größe von Sternen wie GJ 1132 ist aus Sternmodellen bekannt. Aus dem Bruchteil des Sternenlichts, das abgeschattet wird, können Astronomen daher Rückschlüsse auf die Größe des Planeten ziehen. GJ 1132b ist danach rund 1,4 Mal so groß wie die Erde. Entscheidend ist nun, dass die neuen Beobachtungen bei einer der Infrarotwellenlängen einen noch größeren Planetenumfang zeigen. Das deutet daraufhin, dass der Planet eine Atmosphäre besitzt, die für diese spezifische Infrarotwellenlänge undurchsichtig ist (und den Planeten daher größer erscheinen lässt), bei den andern Wellenlängen aber durchsichtig. Mitglieder des Teams von der Universität Cambridge und vom MPIA simulierten daraufhin verschiedene Atmosphärenvarianten. Den Modellen nach könnte eine Atmosphäre, die reich ist an Wasser und Methan, die Beobachtungen gut erklären.


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Die Entdeckung kommt mit den üblichen Einschränkungen derartiger Exoplaneten-Beobachtungen. Wir wissen zwar, dass GJ 1132b eine sogenannte Supererde ist, nämlich ein Planet mit rund 1,6 Mal der Erdmasse (wie frühere Beobachtungen gezeigt haben) und in etwa so groß wie unser Heimatplanet. Die Daten reichen aber nicht aus, um im Einzelnen nachzuweisen, wie ähnlich oder unähnlich der Planet unserer Erde tatsächlich ist. Eine Möglichkeit ist beispielsweise eine „Wasserwelt“ mit einer Atmosphäre aus heißem Wasserdampf.

Dennoch ist bereits die Existenz der Atmosphäre Grund zum vorsichtigen Optimismus. M-Zwerge wie GJ 1132 sind der häufigste Sterntyp überhaupt. Allerdings handelt es sich um aktive Sterne, deren Aktivität (z.B. Massenauswürfe und Ströme geladener Teilchen) je nach Umständen genug sein kann, um die Atmosphäre nahegelegener Planeten schlicht wegzublasen. GJ 1132b ist das hoffnungsvolle Gegenbeispiel: mit einer Atmosphäre, die offenbar Milliarden von Jahren überdauert hat (nämlich lange genug, um heute von uns nachgewiesen zu werden). Gegeben die große Anzahl an M-Sternen könnten solche langlebigen Atmosphären bedeuten, dass die Voraussetzungen für Leben im Universum recht häufig sind. (via)

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