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Dienstag, 25.07.2017
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Erster fremder Stern mit fünf Planeten

Gasplanet umkreist 55 Cancri in der Zone des Lebens

Ein Team von Astronomen hat zum allerersten Mal einen fünften Planeten um einen fremden Stern entdeckt. Bisher war die Sonne der einzige Stern, von dem mehr als vier umkreisende Planeten bekannt waren. Der neue Planet hat seine Bahn zudem direkt in der Zone des Lebens von 55 Cancri. Die jetzt im „Astrophysical Journal“ veröffentlichte Entdeckung ist ein neuer Meilenstein bei der Suche nach Exoplaneten.
55 Cancri

55 Cancri

Das System 55 Cancri liegt 41 Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung auf das Sternbild des Krebses. Schon 1996, vor mehr als 20 Jahren, entdeckten die Astronomen Geoffrey Marcy von der Universität von Kalifornien in Berkeley und Paul Butler, heute an der Carnegie Institution in Washington den ersten Jupiter-großen Planeten in einer Umlaufbahn nahe um den Stern. Zu diesem Zeitpunkt war er der vierte Planet überhaupt, den man außerhalb unseres Sonnensystems nachgewiesen hatte.

Den zweiten und dritten Exoplaneten um 55 Cancri fanden die Astronomen im Jahr 2002. Der eine war viermal so groß wie der Jupiter und kreiste noch weiter außen als dieser, der zweite war etwa Saturn-groß und relativ nah am Zentralstern. Der vierte Planet – auch das bereits eine Sensation -, wurde 2004 in extremer Nähe zu 55 Cancri entdeckt. Der Neptun-große Himmelskörper braucht nur 2,8 Tage für einen Umlauf und muss extrem heiß sein.

Verborgen im Schwankungswirwarr


Generell wird die Suche nach Planeten umso schwieriger, je mehr Himmelskörper im Orbit bereits vorhanden sind. Denn der Nachweis geschieht nicht durch direkte Beobachtung, sondern durch die Messung winziger Schwankungen des Zentralsterns, ausgelöst durch die Schwerkrafteinwirkungen der umkreisenden Planeten. Wenn mehrere Planeten am gleichen Stern „zerren“ beeinflussen und verfälschen sich die Schwankungen gegenseitig.


Vergleich 55 Cancri und unser Sonnensystem

Vergleich 55 Cancri und unser Sonnensystem

Marcy vergleicht die Suche nach Schwankungen in den Schwankungen mit dem Heraushören einer Einzelnote in einer vielstimmigen Harmonie. Während unser Ohr diese Leistung vollbringt, brauchte der Forscher mehr als zehn Monate, bis er sich davon überzeugt hatte, dass in all den Schwankungsdaten tatsächlich eine fünfte Signatur verborgen war.

Neuer Planet in der Zone des Lebens


Doch nun, nach mehr als 300 Messungen und 20 Jahren Beoachtung hatten die Planetenjäger erneut Erfolg: Sie entdeckten gemeinsam mit der Astronomin Debra Fischer von der San Francisco State Universität einen fünften Planeten – und dies auch noch in der Zone des Lebens, dem Abstand vom Stern, in dem die Bedingungen die Existenz von flüssigem Wasser erlauben. Diese Zone liegt bei 55 Cancri etwas näher am Zenralstern, da dieser älter und lichtschwächer ist als unsere Sonne.

Der neue Planet ist zwar ebenfalls ein Gasriese, könnte aber möglicherweise einen festen Mond besitzen. Er ist rund halb so groß wie der Saturn, hat die 45fache Masse der Erde und umkreist den Zentralstern in 260,8 Tagen. Mit fünf Planeten hat 55 Cancri damit einen absoluten Rekord aufgestellt: Denn obwohl die Astronomen inzwischen 250 Exoplaneten kennen, gibt es nur noch einen weiteren Stern, mu Ara, der immerhin auf vier Planeten kommt.

„Diese Entdeckung markiert einen spannenden nächsten Schritt auf der Suche nach Welten wie unsere eigene“, erklärt Michael Briley, Astronom der National Science Foundation der USA. „Der Weg von den ersten Nachweisen von Planeten um sonnenähnliche Sterne bis zur Entdeckung eines ausgewachsenen Planetensystems mit einem Planeten in der bewohnbaren Zone innerhalb von nur zwölf Jahren ist eine fantastische Errungenschaft.“

Das Rätsel der Planetenlücke


Mit seinen vier inneren Planeten und einem Riesenplaneten in einer äußeren Umlaufbahn ähnelt das 55 Cancri-System ein wenig unserem Sonnensystem – allerdings einem ohne Erde oder Mars. „Das System ist so interessant, weil es eine große Lücke zwischen den inneren und dem äußeren Planeten gibt – genau dort, wo wir einen erdgroßen Planeten erwarten würden“, erklärt Marcy. „Im Moment schauen wir auf eine Lücke zwischen dem 260 Tage Orbit des neuen Planeten und dem 14 Jahres-Umlauf des äußeren Planeten. Wenn wir wetten würden, setze ich darauf, dass da draußen noch mehr Zeug rumkreist.“

Nach Ansicht von Fischer muss ein Objekt, das sich in dieser Lücke befindet von der Größe des Neptun oder kleiner sein, denn jedes größere Objekt hätte die Umlaufbahnen der anderen Planeten destabilisiert. So aber folgen alle Planeten von 55 Cancri regelmäßigen, nahezu kreisförmigen Orbits, ähnlich den acht Planeten unseres Systems. Ihr Kollege Marcy ist optimistisch, dass sie durch weitere Beobachtungen einen steinigen Planeten innerhalb der nächsten fünf Jahre finden werden.
(University of California - Berkeley, 08.11.2007 - NPO)
 
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