Außenplanet hat siebenfache Erdmasse und könnte Ringe besitzen Zweiter Planet um Proxima Centauri bestätigt - scinexx | Das Wissensmagazin
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Zweiter Planet um Proxima Centauri bestätigt

Außenplanet hat siebenfache Erdmasse und könnte Ringe besitzen

Proxima Centauri Planeten
Unser Nachbarstern Proxima Centauri hat zwei Planeten – darauf deuten nun mehrere voneinander unabhängige Beobachtungen hin.© NASA/JPL-Caltech

Zuwachs um unseren Nachbarstern: Proxima Centauri hat neben seinem potenziell lebensfreundlichen Erdzwilling noch einen zweiten Planeten, wie nun zwei Forscherteams unabhängig voneinander bestätigen. Der äußere Planet Proxima c hat etwa die siebenfache Erdmasse und umkreist den Stern in 1,5-facher Entfernung Erde-Sonne. Teleskopaufnahmen deuten zudem darauf hin, dass er Ringe oder eine Staubscheibe besitzen könnte.

Der Rote Zwergstern Proxima Centauri liegt nur gut vier Lichtjahre von uns entfernt – er ist unser nächster Nachbar im All. Umso spannender ist die Tatsache, dass dieser Stern einen potenziell lebensfreundlichen Planeten besitzt. Proxima Centauri b ist etwa so groß wie die Erde, kreist in der habitablen Zone und hat vielleicht auch flüssiges Wasser. Insofern könnte dieser Planet ein vielversprechendes erstes Ziel für eine interstellare Mission sein.

Proxima Centauri
Hubble-Aufnahme von Proxima Centauri (links). © NASA/ESA, Hubble, K. Sahu, J. Anderson, H. Bond, M. Dominik

Verräterisches Taumeln

Doch Proxima b ist nicht allein: 2017 detektierten Astronomen mehrere Staubringe um unseren Nachbarstern, im Januar 2020 fand ein Team erste Hinweise auf einen zweiten, weiter außen kreisenden Planeten. Anhaltspunkte dafür lieferte die Radialgeschwindigkeit, ein periodisches „Taumeln“ des Sterns, das sich in Spektraldaten als Wellenlängen-Verschiebung seines Lichts bemerkbar macht. Diesen Daten zufolge könnte der zweite Planet, Proxima Centauri c, eine schwere Supererde sein, die weit jenseits der habitablen Zone kreist.

Das allein reichte jedoch nicht aus, um die Existenz von Proxima c zu beweisen. Zudem lässt sich das zweite klassische Verfahren der Planetenjäger, die Transitmethode, bei diesem System nicht anwenden. Denn es ist so ausgerichtet, dass die Planeten von uns aus gesehen nie direkt vor ihrem Stern vorüberziehen – man kann daher keine Abschattungen nachweisen. Dennoch haben nun gleich zwei Forschergruppen weitere Indizien für den zweiten Planeten zusammengetragen.

Ein Lichtpunkt an passender Stelle

Den Anfang machte eine Beobachtung von Astronomen um Raffaele Gratton vom Observatorium in Padua. Sie hatten mit dem SPHERE-Spektrometer am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile nach Lichtsignalen im postulierten Orbit des zweiten Planeten gesucht. „Angesichts des großen Abstands von seinem Stern, könnte eine direkte Beobachtung von Proxima c möglich, wenn auch schwierig sein“, so die Forscher.

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Tatsächlich entdeckten Gratton und sein Team einen Lichtpunkt, der relativ gut mit der für Proxima c berechneten Bahnposition zu diesem Zeitpunkt übereinstimmte. Das Signal war etwa 1,5 astronomische Einheiten vom Stern entfernt und passte damit gut zu den Beobachtungen der Vorstudie. Es gab jedoch leichte Diskrepanzen mit den Daten, die der ESA-Satellit Gaia für die Bewegung des Zentralsterns ermittelt hatte.

Hat Proxima c ein Ringsystem?

„Wenn unsere direkte Beobachtung von Proxima c im Nahinfrarot und optischen Bereich bestätigt wird, wäre dies der erste optische Gegenpart zu einem zuvor mittels Radialgeschwindigkeit entdeckten Planeten“, sagen die Astronomen. Allerdings räumen auch sie ein, dass ihre Ergebnisse für sich genommen noch zu unsicher sind.

Merkwürdig auch: Der Lichtpunkt war deutlich heller als es eine Supererde sein dürfte. Stattdessen entsprach sein Widerschein eher dem eines Planeten von der fünffachen Größe des Jupiter. Nach Ansicht der Astronomen ließe sich das aber erklären, wenn der äußere Planet ein Ringsystem oder eine Staubscheibe besitzt. „Dieses Ringsystem um Proxima c müsste etwas größer sein als beim Saturn, um die Beobachtungen zu erklären“, so Gratton und sein Team.

Hubble-Sensoren als Planetenfinder

Das zweite Indiz lieferte das Weltraumteleskop Hubble. Fritz Benedict vom McDonald Observatory in Austin und sein Team haben für ihre Studie die Daten der sogenannten Fine Guidance Sensors (FGS) dieses Teleskops ausgewertet. Normalerweise fixieren diese Sensoren bestimmte helle Sterne und dienen so dazu, die Ausrichtung des Teleskops zu kalibrieren. Doch ihre Daten lassen sich auch dazu nutzen, um die Bewegungen eines Sterns – und auch sein von nahen Planeten erzeugtes Taumeln – zu detektieren.

Die Analyse von 105 Messungen über gut vier Jahre hinweg ergab: Um Proxima Centauri c muss es noch einen zweiten Planeten geben. Dieser hat eine Umlaufzeit von 1.907 Tagen und ist demnach rund 1,5 astronomische Einheiten vom Stern entfernt. Dies stimmt mit der Beobachtung des Lichtpunkts überein und passt auch zu den Daten der ersten Radialgeschwindigkeits-Messung, wie Benedict und sein Team betonen.

Mini-Neptun oder Supererde?

Aus den Ergebnissen aller drei Studien errechneten die Astronomen zudem, dass Proxima c wahrscheinlich rund sieben Erdmassen schwer ist. Damit könnte dieser Planet entweder eine ungewöhnlich große Supererde sein und damit ein Gesteinsplanet. Wahrscheinlicher wäre aber ein Mini-Neptun mit großer Gashülle und einem kleinem Kern aus Eis oder Wasser. In jedem Fall kreist Proxima c zu weit außen, um lebensfreundliche Bedingungen zu bieten – er ist viel zu kalt.

Was für ein Planet Proxima c nun tatsächlich ist und welche Bedingungen auf ihm herrschen, hoffen die Astronomen durch weitere Beobachtungen zu ermitteln. Bis dahin scheint aber zumindest klar, dass unser nächster Nachbarstern von gleich zwei Trabanten begleitet wird. (Astronomy & Astrophysics, 2020; doi: 10.1051/0004-6361/202037594; Research Notes of the AAS, 2020; doi: 10.3847/2515-5172/ab84f3)

Quelle: McDonald Observatory

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