Erdähnliche Planeten gedeihen auch unter erschwerten Bedingungen

Computersimulation belegt: Wandernde Gasplaneten begünstigen Entstehung erdähnlicher Planeten

Wie viele “kühle” Gesteinsplaneten in einer habitablen (bewohnbaren) Zone treiben, also den richtigen Abstand zu ihrem Heimatstern gefunden haben, um auf den Oberflächen (zum Teil auch im Innern) flüssiges Wasser zu konservieren und somit eine wichtige Bedingung für biologisches Leben zu generieren, ist in der Praxis unbekannt – im Computerexperiment jedoch ansatzweise „extrapolierbar“. Viele virtuelle Simulationen sprechen für eine hohe Anzahl von erdähnlichen Welten in fernen Sonnensystemen. Einer aktuellen Computersimulation zufolge scheint dieser Optimismus berechtigt, wie Forscher in der aktuellen „Science“-Ausgabe berichten.

Exoplanet um M-Zwergstern (Bild: NASA)

Es werden jetzt (fast) tagtäglich immer mehr: Sage und schreibe 205 extrasolare Planeten (Stand: 8. August 2006), die sich auf 165 ferne Sonnensysteme verteilen, haben die Planetenjäger bis dato lokalisiert. Größtenteils handelt es sich bei den Sterntrabanten um unbewohnbare, extrem heiße, zum Teil aber auch abgekühlte Gasriesen in der Größenklasse von Neptun (17-fache Erdmasse) bis hin zu Jupiter und noch größer. Sie umflitzen ihre Heimatsterne entweder sehr nah und auffallend schnell oder umkreisen dieselbigen weit entfernt in exzentrischen Umlaufbahnen. Kurzum, ein halbwegs erdähnlicher extrasolarer Planet war darunter nicht, ganz zu schweigen von einer "zweiten Erde".

Immerhin gelang es 2005 einem internationalen 73-köpfigen Planetenjägerteam mit Hilfe von sechs leistungsstarken, im Verbund operierenden Fernrohren, einen fernen Planeten aufzuspüren, der "nur" die 5,5-fache Erdmasse hat. Wie der Leiter der Studie Jean-Philippe Beaulieu vom Institut für Astrophysik in Paris, Anfang des Jahres in Nature berichtete, umkreist OGLE-2005-BLG-390Lb, so der kryptische Name des kleinen Planeten, einen stellaren kleinen Zwergstern vom Typ M. Solche M-Zwergsterne sind äußerst langlebige, sehr licht- und massearme Sterne, die schätzungsweise mehr als 70 Prozent aller stellaren Gebilde in der Milchstraße stellen. Sie werden auch Rote Zwerge genannt.

Ein erdähnlicher Planet in der Nähe eines „hot Jupiter“ – gesehen aus der Perspektive eines Künstlers (Bild: Nahks Tr'Enhl 2006)

Ermutigt von dieser ansehnlichen Erfolgsquote wagen sich die Planetenforscher mit ihren Teleskopen seit geraumer Zeit nicht nur immer tiefer ins All, sondern auch immer tiefer ins Feld der Spekulation. Den Anfang machten bereits vor vier Jahren die beiden britischen Astrophysiker Barrie W. Jones und Nick Sleep von der Open University in England, die im Computerexperiment hochrechneten, dass allein in unserer Milchstraße mindestens eine Milliarde "Erden" hausen könnten, die sogar innerhalb der für die Entwicklung von Leben so wichtigen habitablen Zone liegen. Getoppt wurde dieser Wert kurz darauf von den beiden australischen Astronomen Charles H. Lineweaver und Daniel Grether von der University of New South Wales, die – ausgehend von der wichtigen kosmischen Staubsaugerfunktion der „Hot Jupiters" – ein Modell erstellten, das die Existenz von 30 Milliarden erdähnlichen Welten postuliert.

Jetzt kommt eine weitere Studie, die erneut auf einer Computersimulation beruht, zu dem Ergebnis, dass auch in fernen Planetensystemen „Close-in“-Gasriesen mit erdähnlichen Planeten koexistieren können. Derlei Himmelskörper entstehen in der Regel fernab ihrer Muttersonnen – in einem Mindestabstand, welcher der 2,7-fachen Distanz zwischen der Erde und der Sonne entspricht. Erst hinter dieser "Schneegrenze", wie Planetenjäger diese nennen, kann sich ein Eiskern formen, an dem Gas kondensiert.

Schema eines Planetensystems, in dem ein „Hot Jupiter“ und mindestens ein erdähnlicher Planeten kreisen (Bild: Sean Raymond, CU-Boulder, using images from NASA)

Zu „Close-in-giant-planets“ avancieren diese Gebilde, wenn sie nach innen auf Spiralbahnen näher zu ihrem Heimatstern wandern und diesen dann in einer engen Umlaufbahn umkreisen. „Ungewöhnlich ist, dass 40 Prozent der bekannten extrasolaren Gasplaneten ihren Heimatstern in einer durchschnittlichen Distanz von 0,4 Astronomischen Einheiten (1 AU entspricht der Entfernung zwischen Sonne und Erde) umrunden. Manche davon sogar in einer geringeren Distanz als Merkur die Sonne“, schreibt der amerikanische Astronom und Planetenforscher Sean Raymond in der aktuellen Ausgabe der Wissenschaftspublikation Science (8. August 2006, Bd. 313, S. 1413-1416)

Aufgrund deren Größe und Nähe zum Heimatstern verpassten die Planetenjäger ihnen den Namen „Hot Jupiters“. Da derlei Objekte auf ihrer langsamen Odyssee durchs All gen Heimatsonne habitable Zonen kreuzen, wurde ihnen bislang nachgesagt, sie würden bei ihrer Wanderung alles umgebende Material und auch die inneren Planeten, hierunter auch die erdähnlichen, wie ein gewaltiger Staubsauger absorbieren. Doch gegen diese These spricht jetzt eine aktuelle Computersimulation, die Sean Raymond und seine Kollegen von der University of Colorado in Boulder initiierten. Ausgehend von der Frage, was wohl passieren würde, wenn ein massereicher Exoplanet auf seiner Wanderung die habitable Zone „seines“ Sonnensystems durchquert und inwieweit erdähnliche Planeten in ihrer Entfaltung von solchen hereinbrechenden Riesensternen beeinflusst werden, beobachteten die Forscher im Computerexperiment einen anderen Effekt.

Planet mit Wasser in habitabler Zone = Leben? (Bild: ESA)

Denn wenigstens im virtuellen, von Bits und Bytes geprägten Raum verhalten sie sich nicht ganz so destruktiv. Zwar wirbeln die Riesenplaneten die Sternensysteme gewaltig durcheinander, doch ihre „massive“ Anwesenheit begünstigt zugleich die Umverteilung des Materials und somit die Ausformung kleinerer Planeten. Denn auf diese Weise könnten die „Hot Jupiters“ genügend Materie auf Umlaufbahnen gelenkt haben, um Planeten in Erdgröße zu bilden, betont Sean Raymond.

Im Zuge dieses Prozesses können kleinere Planeten sogar auf beiden Seiten der massereichen „Hot Jupiters“ heranwachsen. Zum einen als „Hot Planets“, die in unmittelbarer Nähe zum Zentralstern gedeihen. Zum anderen als Gesteinsplaneten, die außerhalb des Orbits von „Hot Jupiters“, also in einer habitablen Zone treiben und wasserreich sind – somit potenzielle Träger biologischen Lebens sein könnten. „Ein Drittel dieser Planeten besitzt unseren Berechnungen nach flüssiges Wasser und damit lebensfreundliche Bedingungen“, konstatiert Raymond.

Das ESA-Weltraumteleskop COROT sollte schon längst gezielt nach erdähnlichen Felsenplaneten suchen. Neuer Starttermin: möglicherweise 2007 (Bild: ESA)

Nunmehr seien die anstehenden NASA-Raumfahrtmissionen „Kepler“ und "Terrestrial Planet Finder" sowie die ESA-Projekte „COROT“ oder "Darwin" gefordert. Sie müssen und werden erdähnliche Planeten um ferne Sonnen aufspüren:

Wir sagen voraus, dass dabei eine bedeutsame Anzahl von Systemen mit „Close-in“-Riesenplaneten gefunden wird, die „heiße Erden“ oder sogar bewohnbare, wasserreiche Planeten beherbergen, welche wiederum in stabilen Orbits und in habitablen Zonen existieren.

(Harald Zaun)

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