Wissenschaft

Potenzielle Supererde in kosmischer Nachbarschaft entdeckt

Nach Jahrzehnten der Suche wollen Forscher in nur sechs Lichtjahren Entfernung einen Planeten gefunden haben, der Barnards Pfeilstern umkreist.Donnerstag, 15. November 2018

Eine Illustration eines neu entdeckten Exoplaneten zeigt den Aufgang eines kleinen roten Sterns über dem Horizont.
Eine Illustration eines neu entdeckten Exoplaneten zeigt den Aufgang eines kleinen roten Sterns über dem Horizont.

In nur sechs Lichtjahren Entfernung scheint eine eisige Welt einen kleinen roten Stern zu umkreisen. Falls dieser fremde Planet tatsächlich existieren sollte, wäre er zumindest teilweise die Erfüllung eines Wunschtraums. Er könnte eines der vielversprechendsten Ziele für Astronomen werden, die die zahlreichen Welten jenseits unseres Sonnensystems erforschen wollen.

Der neu entdeckte Planetenkandidat wurde im Fachmagazin „Nature“ beschrieben und umkreist Barnards Pfeilstern – jenen Einzelstern, der unserer eigenen Sonne am nächsten ist. Bei dem hellen System Alpha Centauri, das uns zwei Lichtjahre näher ist und ebenfalls über mindestens einen Planeten verfügt, handelt es sich um ein Dreifachsternsystem. Barnards Pfeilstern ist ein kleiner roter Zwergstern, der älter als unsere Sonne ist und nur etwa ein Sechstel ihrer Größe hat. Ohne ein gutes Teleskop ist er am Nachthimmel nicht sichtbar und wurde daher erst 1916 entdeckt.

Im Bereich der Science-Fiction ist er jedoch schon lange als beliebtes Setting etabliert. Bereits in den Sechzigern haben Astronomen über fremde Planeten im Orbit ferner Sterne spekuliert. Das inspirierte viele Autoren zu abenteuerlichen Geschichten, die sich um diesen versteckten Lichtpunkt drehten.

„Barnards Pfeilstern ist einer der bekanntesten Sterne am Himmel“, sagt Ignasi Ribas vom spanischen Institut de Ciències de l’Espai. „Man sucht dort schon ewig nach Planeten.“

Die Welt ist klein

Obwohl die Existenz von Exoplaneten erst in den Neunzigern bestätigt wurde, hatte der niederländische Astronom Peter van de Kamp schon drei Jahrzehnte zuvor berichtet, dass zwei Gasriesen Barnards Pfeilstern zu umkreisen scheinen. Van de Kamps vermeintliche Planeten existieren höchstwahrscheinlich nicht, sagt Ribas – das Team hätte so große Welten im Zuge seiner jüngsten Beobachtungen entdeckt. Allerdings könnten sich kleinere Planeten auf Umlaufbahnen um den nahegelegenen Stern befinden und aufgrund ihrer Größe noch jahrzehntelang unentdeckt bleiben.

Selbst bei so nahen Sternen bedarf es mehr als eines gut ausgerichteten Teleskops, um kleine Planeten zu entdecken. Bei manchen Methoden wie der Suche nach Planetentransiten, wie sie das berühmte NASA-Teleskop Kepler durchführte, ist das eine Frage der Größe: Es ergeben sich nur relativ selten günstige Ausrichtungen von Sonnen und ihren Planeten, die es erlauben, letztere zu entdecken. Durch Keplers Beobachtung eines Himmelsabschnitts mit Hunderttausenden von Sternen gelangen jedoch Tausende solcher Entdeckungen.

Andere Techniken sind nicht auf solche Konstellationen angewiesen, können aber nur bestimmte Planetentypen finden. Die zahlreichen Signale, die die Präsenz eines Planeten offenbaren, lassen sich dem Datenstrom umso schwieriger entlocken, je kleiner der Planet ist, erklärt Erik Petigura vom Caltech.

2016 begannen Ribas und seine Kollegen damit, das CARMENES-Instrument des spanischen Carlo-Alto-Observatoriums auf Barnards Pfeilstern auszurichten. Sie suchten nach kleinen Unregelmäßigkeiten in der Bewegung des Sterns – gravitative Fingerabdrücke eines Planeten, der kaum merklich an seinem Stern zieht. Daten aus mehr als 20 Jahren von Beobachtungen ließen die Existenz eines solchen Planeten bereits vermuten, der für einen kompletten Umlauf wahrscheinlich 233 Erdentage benötigt.

Eine Illustration zeigt den relativen Abstand von Barnards Pfeilstern und dem Alpha-Centauri-System zu unserer Sonne.
Eine Illustration zeigt den relativen Abstand von Barnards Pfeilstern und dem Alpha-Centauri-System zu unserer Sonne.

Nach 300 weiteren Beobachtungen waren sich Rivas und seine Kollegen sicher, dass sie diese Unregelmäßigkeiten in der Bewegung des Sterns entdeckt hatten, die sich alle 233 Tage wiederholen.

„Jetzt haben wir fast 800 Messungen, die wir veröffentlichen“, sagt er. „Wir haben dort ein sehr klares Signal gefunden und haben daher keinen Zweifel daran, dass diese Periodizität besteht.“

Damit ist ihre Arbeit aber noch nicht beendet. Das Team musste auch andere mögliche Ursachen für die Unregelmäßigkeiten ausschließen, beispielsweise Sternflecken oder aktive Regionen. Viele rote Zwergsterne produzieren zahlreiche Sonneneruptionen, die zunächst wie ein Planet wirken können. Den Beobachtungen zufolge ist Barnards Pfeilstern aber außergewöhnlich ruhig, weshalb Rivas und sein Team kaum Zweifel an ihrer Entdeckung haben.

„Wir sind uns zu 99 Prozent sicher, dass es sich um ein Planetensignal handelt – aber 99 sind eben nicht 100“, sagt er. „Was, wenn der Planet bei Barnards Pfeilstern nicht wirklich existiert? Man wird versuchen, seine Existenz zu widerlegen, aber so funktioniert Wissenschaft.“

Große Anstrengungen

Manche Astronomen sind nicht ganz so überzeugt, dass das Team einen so nahegelegenen Exoplanet entdeckt hat.

„In den Daten gibt es definitiv ein paar periodische Signale, und es ist ermutigend, dass diese Signale in mehreren Datensätzen aufzutauchen scheinen“, sagt Petigura. „Trotzdem würde ich da nicht von einer zweifelsfreien Entdeckung sprechen.“

Außerdem seien die Daten der letzten 20 Jahre, auf die sich die Behauptung des Teams stützt, ungenau und nicht eindeutig, findet Debra Fischer von der Yale University.

„Das war definitiv eine Menge Aufwand“, sagt sie. „Aber trotz dieser großen Zahl von Beobachtungen, die analysiert wurden, wird das vermeintliche Signal durch zahlreiche Messfehler verschmutzt. Zum Glück wird die nächste Generation von Spektrografen genauere Daten liefern“, so Fischer.

Der mutmaßliche Planet ist mindestens dreimal so groß wie die Erde und ziemlich kalt. Aufgrund des großen Abstands zu dem schwach leuchtenden Stern beträgt die Oberflächentemperatur im Schnitt nur etwa -167 °C – deutlich zu wenig für Leben, wie wir es kennen.

„Wenn ich darüber spekulieren müsste, wie dieser Planeten aussieht, würde ich sagen, er könnte einer großen Version von einem der Monde des Jupiter oder Saturn ähneln“, sagt Petigura. „Ein bisschen wie Europa, Ganymed, Callisto oder Titan mit viel Gestein, aber auch Eis.“

Eine der wichtigsten Fragen ist, ob der Planet groß genug ist, um eine Atmosphäre zu halten. Wenn dem so ist, würde er vermutlich eher wie eine Miniaturversion des Neptun aussehen denn wie eine feste Supererde. Aber selbst, wenn er eine erdähnliche Atmosphäre hätte, „wäre der Planet viel zu kalt, als dass auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser existieren könnte“, sagt Petigura.

Zumindest in den Annalen der Science-Fiction wäre er allerdings in guter Gesellschaft: Da gibt es den Eisplaneten Hoth aus „Star Wars“ oder Delta Vega, auf dem ein junger Captain Kirk in „Star Trek“ den älteren Spock trifft. In „Per Anhalter durch die Galaxis“ dient ein Planet, der Barnards Pfeilstern umkreist, als Zwischenhalt für Weltraumreisende.

Selbst, wenn dieser Exoplanet also zu kalt ist für Leben, wie wir es kennen, passt er hervorragend in die fabelhaften Welten der Fiktion und Fantasie.

 

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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