Erdgroße Exoplaneten um den Stern TRAPPIST-1 enthalten vermutlich viel Wasser

Die sieben Planeten von TRAPPIST-1, wie sie aussehen könnten. Bild: NASA/JPL-Caltech

Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um Masse und Dichte von Exoplaneten besser bestimmen zu können

2016 wurde mit dem TRAPPIST-Süd-Teleskop am La-Silla-Observatorium der ESO entdeckt, dass der nach dem Teleskop benannte rote Stern TRAPPIST von einigen Planeten umkreist wird. Die Astronomen entdeckten mit dem Teleskop (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope-South) die Planeten um den "nur" 40 Lichtjahre entfernten Stern aufgrund der Transitmethode. Planeten werden daran erkannt, dass sie beim Vorbeilaufen vor dem Stern einen Teil des Lichts blockieren.

Mit weiteren Teleskopen wie dem Spitzer-Weltraumteleskops der NASA wurde schließlich festgestellt, dass um den lichtschwachen und daher "ultrakühlen" Stern sieben Planeten kreisen, die jeweils etwa so groß wie die Erde sind. Damit ist TRAPPIST-1 ähnlich wie das Kepler-90-System mit gleichfalls sieben Planeten. Die Größe der Exoplaneten ließ sich mit 5prozentiger Genauigkeit messen, bislang ist es schwierig, die Dichte und Masse zu bestimmen. Aus der Dichte lässt sich auf die Formation schließen.

Ein internationales Astronomenteam unter der Leitung von Simon Grimm von der Universität Bern hat nun in einem Beitrag für die Zeitschrift Astronomy and Astrophysics eine Methode vorgestellt, wie sich mit genetischen Algorithmen und der Beobachtung von 284 Vorbeiflügen an dem Stern die beiden Größen genauer ermitteln lassen. Dadurch sei es ihnen möglich gewesen, die Dichte der Planeten mit einer Genauigkeit von 5-12 Prozent abzuschätzen. Der Astronom Simon Grimm von der Universität Bern erläutert die Methode so:

Die TRAPPIST-1-Planeten sind so dicht beieinander, dass sie sich gegenseitig gravitativ stören, wodurch sich die Zeiten, zu denen sie vor dem Stern vorbeiziehen, leicht verschieben. Diese Verschiebungen hängen von den Massen der Planeten, ihren Entfernungen und anderen Bahnparametern ab. Mit einem Computermodell simulieren wir die Umlaufbahnen der Planeten, bis die berechneten Transitzeiten mit den beobachteten Werten übereinstimmen. Daraus ergeben sich dann im Umkehrschluss die Planetenmassen.

Simon Grimm

Die Wissenschaftler kommen zum Ergebnis, dass die Planeten TRAPPIST-1 b und e vermutlich einen festen Gesteinskern besitzen. Die Planeten b, d, f, g und h haben wahrscheinlich eine Atmosphäre aus Wasserdampf, Ozeane oder Eisschichten, d, e, f, g und h wahrscheinlich aber keine etwa mit CO2 angereicherte Atmosphäre. Bis zu 5 Prozent ihrer Masse könnten aus Wasser bestehen, bei der Erde sind es nur weniger 0,1 Prozent, f, g und h sind so weit vom Stern entfernt, dass das Wasser als Eis vorhanden sein könnte. Planet e ist in Bezug auf Größe, Dichte und der Strahlung von seinem Stern der Erde am ähnlichsten. Er hat den größten Anteil an Gestein und könnte Wasser in flüssiger Form besitzen.

"Es ist interessant, dass die dichtesten Planeten nicht diejenigen sind, die dem Stern am nächsten sind, und dass die kühleren Planeten keine dichten Atmosphären haben können", bemerkt Caroline Dorn von der Universität Zürich in der Schweiz und ebenfalls Ko-Autorin der Studie. Allerdings sagt die bessere Abschätzung der Dichte von Exoplaneten noch nichts darüber aus, ob sie auch habitabel sind. (Florian Rötzer)

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