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Donnerstag, 25.05.2017
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Erdzwillinge häufiger als gedacht

Einer von fünf sonnenähnlichen Sternen könnte Gesteinsplaneten besitzen

Sind Planetensysteme mit erdähnlichen Planeten selten oder haben wir bisher die anderen nur noch nicht entdeckt? Wahrscheinlich gilt letzteres, wie Astronomen mithilfe des Spitzer Weltraumteleskops der NASA herausgefunden haben. In der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal Letters” berichten sie, dass sonnenähnliche Sterne in der Milchstraße weitaus häufiger Gesteinsplaneten bilden als gedacht. Damit ist auch das Potenzial für Leben im All gestiegen.
Erdzwillinge um sonnenähnliche Planeten

Erdzwillinge um sonnenähnliche Planeten

Ein internationales Astronomenteam unter Leitung von Michael Meyer von der Universität von Arizona untersuchte für ihre Studie sechs Gruppen von Sternen unterschiedlichen Alters, deren Massen jeweils dem der Sonne in etwa entsprachen. Das Alter der Sterne reichte von drei bis zehn, von zehn bis 30, von 30 bis 100, von 100 bis 300 Millionen Jahren sowie von 300 Millionen zu einer Milliarde und von einer bis drei Milliarden Jahren.

Staubtemperatur als Signal


„Wir wollten die Entwicklung von Gas und Staub um sonnenähnliche Sterne untersuchen und die Ergebnisse mit dem vergleichen, was wir von der Frühzeit des Sonnensystems annehmen.“, erklärt Meyer. Unsere Sonne ist rund 4,6 Milliarden Jahre alt. Als Beobachtungsinstrument diente ihnen dabei das Spitzer Weltraumteleskop, das kosmischen Staub und Gas im Infrarotbereich abbilden und messen kann.

Die Temperatur des Staubs ist davon abhängig, wie weit er vom Zentralstern entfernt kreist. Daher können die Forscher aus den Wellenlängen des vom Staub abgestrahlten Infrarotlichts und damit aus der Temperatur ermitteln, ob sich Material in einer Entfernung vom Stern befindet, die die Entstehung von Gesteinsplaneten zulassen würde. Ein Anzeichen dafür wäre eine Wellenlänge von 24 Mikrons, die einer Temperatur zwischen minus 24 Grad und 140 Grad entspricht.


„Wir haben festgestellt, dass etwa zehn bis 20 Prozent der Sterne in jeder der vier jüngeren Gruppen eine 24 Mikron-Emission aufweisen“, erklärt Meyer. „Bei den Sternen älter als 300 Millionen Jahre dagegen sehen wir selten warmen Staub. Das entspricht auch den Zeitskalen, die wir für die Entwicklung des Sonnensystems haben.“

Warmer Staub als Folge der Gesteinsplanetenbildung


In einer separaten Studie hatten Scott Kenyon vom Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts und Ben Bromley von der Universität von Utah Planetenbildungsmodelle entwickelt, die mit diesen Beobachtungen übereinstimmen. Auch sie prognostizieren warmen Staub im Wellenllängenbereich um 24 Mikron, da dieser entsteht, wenn kleinere Himmelskörper kollidieren und daraus größere Körper wie Asteroiden, Kleinplaneten und Monde entstehen.

„Unsere Arbeiten weisen darauf hin, dass der warme Staub, den Meyer und seine Kollegen entdeckt haben, eine natürliche Folge der Bildung von Gesteinsplaneten ist“, so Kenyon. „Wie Spitzer beobachtet hat, prognostizieren auch wir einen höheren Anteil der Staubemission von jüngeren Sternen.“

Je nach Interpretation zwischen 20 und 60 Prozent


Allerdings, so räumen die Forscher ein, gibt es durchaus unterschiedliche Möglichkeiten, die Spitzerdaten zu interpretieren. Eine Variante geht davon aus, dass die Staubscheiben um 20 Prozent der jungen Sterne erhalten bleiben, wenn diese Sterne altern. Das würde in der Hochrechnung bedeuten, dass mindestens einer von fünf sonnenähnlichen Sternen potenziell Gesteinsplaneten bilden könnte.

Doch es gibt noch eine andere Interpretationsmöglichkeit: „Ein optimistisches Szenario würde davon ausgehen, dass die größten, massereichsten Staubscheiben den Kollisionsprozess zuerst beginnen und ihre Planeten schnell bilden“, erklärt Meyer. „Das ist das, was wir jetzt in den jüngsten Sternen sehen. Ihre Staubscheiben leben intensiv und sterben jung. Aber die kleineren, weniger massereichen Scheiben beginnen später. Ihre Planetenbildung ist verzögert, da es in ihnen weniger Partikel gibt, die miteinander kollidieren können.“

Wenn diese Interpretation korrekt ist, dann könnten sogar bis zu 62 Prozent der beobachteten Sterne Planeten gebildet haben oder noch bilden. Die richtige Antwort liegt wahrscheinlich irgendwo zwischen dem pessimistischen Fall von 20 Prozent und der optimistischen Schätzung von mehr als 60 Prozent“, so Meyer.

Raum-Mission und Riesenteleskop könnten Daten bestätigen


Ein Test dafür, welche Interpretation stimmt, könnte die im nächsten Jahr startende Kepler-Mission der NASA sein. Sie soll gezielt nach den winzigen Lichtveränderungen suchen, die ein vor seinem Stern vorüberziehender Planet auslöst. Auch das Giant Magellan Teleskop (GMT), ein Teleskop aus mehreren zusammengeschalteten 8,4 Meter Spiegeln, das bis 2016 in Chile gebaut werden soll, könnte hier mehr Informationen liefern. Seine Auflösung wird dem eines einzigen gewaltigen Spiegels von 24,5 Metern entsprechen.

„Einen erdähnlichen Planeten mithilfe von spektroskopischen und optischen Verfahren zu identifizieren ist extrem schwierig“, erklärt Phil Hinz, Astronom an der Universität von Arizona. „Aber wenn erdähnliche Planeten wirklich so häufig sein sollten, dann könnten wir mit dem GMT das erste Bild einer anderen Erde aufnahmen. Das ist eine aufregende Aussicht.“
(University of Arizona, 18.02.2008 - NPO)
 
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