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Freitag, 09.12.2016
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Uralter lebensfreundlicher Exoplanet nachgewiesen

Gleich zwei Planeten umkreisen elf Milliarden Jahre alten Stern in kosmischer Nachbarschaft

Uralte Exoplaneten in der Nachbarschaft: Astronomen haben um den nur elf Lichtjahre von der Erde entfernten Kapteyns Stern zwei Planeten nachgewiesen. Das Sternensystem ist mehr als doppelt so alt wie die Erde – und auf einem der beiden Planeten gibt es möglicherweise sogar lebensfreundliche Bedingungen, wie die Wissenschaftler im Journal "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" berichten.
Künstlerische Darstellung eines roten Zwergs mit zwei Planeten.

Künstlerische Darstellung eines roten Zwergs mit zwei Planeten.

Als der niederländische Astronom Jacobus Kapteyn im Jahr 1897 einen neuen Stern am südlichen Nachthimmel entdeckte, hatte er wahrscheinlich noch keine Ahnung, dass ein möglicherweise lebensfreundlicher Planet um seine Entdeckung kreist. Der nach ihm benannte Kapteyns Stern ist in mehrerer Hinsicht besonders: Er ist alt, und er ist schnell. Der rote Zwerg mit etwa einem Drittel der Masse unserer Sonne entstand wahrscheinlich schon vor elfeinhalb Milliarden Jahren, und ist damit nur grobe zwei Milliarden Jahre jünger als das Universum.

Kapteyns Stern stammt aus den Überresten einer Zwerggalaxie, die von der frühen Milchstraße absorbiert und zerrissen wurde. Seitdem fliegt er mit hoher Eigengeschwindigkeit durch den sogenannten Halo, außerhalb der zentralen Scheibe unserer Galaxie. Der Erde ist er allerdings recht nah: Mit "nur" elf Lichtjahren Entfernung liegt er auf Platz 25 der erdnächsten Sterne – viel näher als die hunderte von Lichtjahren entfernten typischerweise vom Kepler-Teleskop erspähten Exoplaneten.

Verräterisches Taumeln


Eine weitere Besonderheit entdeckten die Astronomen um Guillem Anglada-Escude von der Queen Mary University in London anhand spektrometrischer Daten: Kapteyns Stern schien in seiner Bewegung zu taumeln. "Wir fanden ein gewisses Übermaß an Variabilität, das wir bei einem so alten Stern nicht erwartet hätten, also machten wir uns auf die Suche nach Planeten", so Anglada-Escude. Denn die schwankende Bewegung eines Sterns deutet auf Planeten hin: Während diese ihn umkreisen, beeinflusst ihre Schwerkraft seine Rotation.


Mit dem HARPS-Spektrometer der europäischen Südsternwarte in Chile warfen die Astronomen einen genaueren Blick auf Kapteyns Stern. Mit Hilfe des Doppler-Effekts konnten sie tatsächlich winzige, periodische Veränderungen in der Eigenbewegung des Sterns erkennen. Das Spektrum im Licht des Sterns verschiebt sich charakteristisch, je nachdem wie sich seine Bewegung relativ zum Beobachter verändert.

Diese taumelnde Bewegung zeigte eindeutig nicht nur einen, sondern gleich zwei Exoplaneten um Kapteyns Stern an: "Sobald wir genug Daten gesammelt hatten, tauchten die neuen Signale klar und deutlich auf", sagt Anglada-Escude. Aber nicht nur die bloße Existenz der Planeten ist nachweisbar, die Daten verraten auch deren Masse und Umlaufzeiten.

Flüssiges Wasser möglich


Demnach ist Kapteyn b, der innere der beiden Planeten, etwa fünfmal so schwer wie unsere Erde, benötigt 48 Tage für einen Umlauf um den Stern und befindet sich damit in der sogenannten habitablen Zone. "Das ist ein Orbit, in dem flüssiges Wasser vorhanden sein könnte", betont Mikko Tuomi vom Centre for Astrophysics Research der Universität Hertfordshire. Kapteyn c dagegen liegt wohl so weit entfernt, dass dortiges Wasser höchstens gefroren vorkommt. Seine Umlaufzeit beträgt 121 Tage, und er ist deutlich schwerer. Tuomi bezeichnet ihn als eine "massive Super-Erde".

Was sich bislang nur berechnen lässt, wollen die Astronomen bald direkt beobachten: "Durch die Beobachtung der Atmosphären dieser Planeten mit modernsten Teleskopen, wie sie zur Zeit im Bau sind, werden wir bestimmen, ob es auf diesen Planeten Wasser gibt", verspricht Tuomi. Anglada-Escude fügt im Hinblick auf das hohe Alter des Sternsystems hinzu: "Man fragt sich schon, welche Art von Leben sich auf diesen Planeten nach so langer Zeit entwickelt haben könnte." (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, in press; arXiv: 1406.0818)
(University of Hertfordshire, 04.06.2014 - AKR)
 
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