Zwei neue felsige Welten um einen ultrakalten Stern
Ein internationales Forschungsteam, an dem die Universität Bern und der Nationale Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS beteiligt sind, hat zwei «Super-Erden» entdeckt. Die eine befindet sich in genau dem richtigen Abstand zu ihrem Stern, um möglicherweise flüssiges Wasser auf ihrer Oberfläche zu beherbergen.
Die Teleskope des SPECULOOS Southern Observatory blicken in den atemberaubenden Nachthimmel über der Atacamawüste in Chile. © ESO/ P. Horálek
Die meisten Planeten, die um andere Sterne entdeckt wurden – auch Exoplaneten genannt – sind schlechte Kandidaten für Leben, wie wir es kennen. Sie sind entweder glühend heiss oder eiskalt, und die meisten bestehen aus nichts als Gas. Relativ kleine terrestrische Planeten, wie unsere Erde, sind schwer zu entdecken. Nur eine Handvoll solcher Planeten sind bekannt, die genau die richtige Strahlungsmenge von ihrem Stern erhalten, um flüssiges Wasser auf ihrer Oberfläche zu ermöglichen. Die Entdeckung eines vielversprechenden Kandidaten für eine solche Welt, die von einem Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Bern und des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS gemacht wurde, ist daher von grosser Bedeutung. Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics.
Eine Folgeuntersuchung, die sich gelohnt hat
Laetitia Delrez war Gastwissenschaftlerin an der Universität Genf, jetzt an der Universität Lüttich, Belgien. Foto: Jean Louis Wertz
TOI-4306 ist ein kleiner, kühler Stern, der etwa 100 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Im vergangenen Jahr entdeckten Forschende mit Hilfe des NASA-Weltraumteleskops TESS einen möglichen Planeten in seiner Umlaufbahn. Die Entdeckung wurde mit der sogenannten Transitmethode gemacht, bei der das Teleskop die Helligkeit des Sterns überwacht und nach leichten Abschwächungen sucht, die durch Planeten verursacht werden könnten, die vor dem Stern vorbeiziehen.
«Eine Folgeuntersuchung mit bodengebundenen Teleskopen ist jedoch oft notwendig, um zu bestätigen, dass es sich bei den entdeckten Kandidaten tatsächlich um Planeten handelt, und um mehr über ihre Eigenschaften zu erfahren», erklärt Dr. Laetitia Delrez, FNRS-Postdoktorandin in den Forschungseinheiten Astrobiologie und STAR an der Universität Lüttich und Hauptautorin der Studie. «Diese Folgebeobachtung ist besonders wichtig bei relativ kalten Sternen wie TOI-4306, die den grössten Teil ihres Lichts im nahen Infrarotbereich emittieren, und für die TESS eine eher begrenzte Empfindlichkeit hat», sagt Delrez. Und in diesem Fall hat sich diese Folgeuntersuchung gelohnt.
Das SAINT-EX Teleskop in Mexico. Bild: Instituto de Astronomía de Astronomía, UNAM/E. Cadena.
Brice-Olivier Demory ist Professor für Astrophysik an der Universität Bern und Mitglied des NFSPlanetS. Bild: Ramon Lehmann
«Mit den kombinierten Nahinfrarot-empfindlichen Bodenteleskopen des SPECULOOS-Konsortiums – darunter das von der Universität Bern geleitete SAINT-EX-Teleskop in Mexiko – konnten wir nicht nur den von TESS entdeckten Planeten-Kandidaten bestätigen und charakterisieren, sondern entdeckten auch einen ganz besonderen zweiten, bisher unbekannten Planeten», erklärt Brice-Olivier Demory, Mitautor der Studie, Professor für Astrophysik an der Universität Bern und Mitglied des NFS PlanetS.
Ein potenzieller Erdzwilling – oder doch nicht?
Die beiden Planeten werden von den Astronominenn und Astronomen als «Super-Erden» bezeichnet. Sie haben wahrscheinlich eine ähnliche felsige Zusammensetzung und sind etwa 30 bis 40 Prozent grösser als unsere Erde. Der innere Planet umkreist seinen Stern in 2,7 Tagen, während der äussere Planet etwa 8,5 Tage für eine Umrundung benötigt. «Dieser zweite Planet empfängt etwa die gleiche Menge an Sternstrahlung wie unsere Erde von der Sonne und könnte daher möglicherweise flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche aufweisen», sagt Studienkoautor Robert Wells von der Universität Bern und dem NFS PlanetS.
Dr. Robert Wells, Center for Space and Habitability und NFS PlanetS, Universität Bern © zVg
«Aber wir sollten nicht zu voreilig sein. Der richtige Standort garantiert noch keinen Palmenstrand», betont Wells. «Unser Nachbarplanet Venus, der sozusagen ein CO2-reicher Schnellkochtopf mit einer Temperatur von fast 500°C ist, befindet sich ebenfalls in dieser sogenannten bewohnbaren Zone um die Sonne.»
Vieles hängt also vom Vorhandensein und der Zusammensetzung einer möglichen Atmosphäre ab: «Um beantworten zu können, ob dieser Planet tatsächlich flüssiges Oberflächenwasser enthalten kann oder nicht, müssen wir mehr über ihn erfahren. Das erfordert detaillierte Beobachtungen – zum Beispiel mit dem James Webb Space Teleskop», so Wells abschliessend.
Angaben zur Publikation: Delrez L. et al., Two temperate super-Earths transiting a nearby late-type M dwarf, Astronomy & Astrophysics, September 7, 2022, https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244041
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