Keine Erde 2.0, aber eine potentiell habitable extrasolare Nachbarwelt

Klein, schnell, erdgroß - aber keine zweite Erde

Dieser von 31 Autoren verfasste Fachartikel mit der unmissverständlichen Überschrift "A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri" ist gestern im "Nature" (Bd. 536, S. 437-440, 25.08.16 - doi:10.1038/nature19106) erschienen.

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In diesem stellen Anglada-Escudé und sein Team den neuen Planeten aus dem Proxima Centauri-System vor. Proxima Centauri b respektive Proxima b, so die vorläufige Bezeichnung für die neue Welt, ist weit davon entfernt, eine "zweite Erde" oder ein "Zwillingsplanet" zu sein, so wie es bereits jetzt schon im Blätterwald fleißig kolportiert wird und sogar schon vor dem Ende des Nature-Embargos lanciert wurde.

Dennoch kann die erdnahe Welt mit einigen Überraschungen aufwarten. Denn bei der Messung der Radialgeschwindigkeit von Proxima Centauri bewegte sich der Stern regelmäßig mit etwa fünf Kilometer pro Stunde auf uns zu und wieder von uns weg. Dieses regelmäßige Muster wiederholte sich mit einer Periode von 11,2 Tagen. Der Planet umläuft seinen Heimatstern demnach binnen 11,2 Tagen einmal - dies in einer Entfernung von nur sieben Millionen Kilometern zum Heimatstern, was nur fünf Prozent der durchschnittlichen Entfernung Erde-Sonne entspricht.

Dieses Bild zeigt die Himmelsregion um den hellen Stern Alpha Centauri AB sowie um den viel schwächeren roten Zwergstern Proxima Centauri, den zu unserem Sonnensystem nächst gelegenen Stern. Der blaue Halo um Alpha Centauri AB ist ein Artefakt des fotografischen Prozesses, der Stern ist in Wirklichkeit schwach gelb wie unsere Sonne. Bild: Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin/Mahdi Zamani

Dank der Radialgeschwindigkeitsmethode gelang es den Astronomen auch, die Minimalmasse des Planeten zu bestimmen. Dabei kamen sie auf einen Wert von mindestens 1,3 Erdmassen. Damit zählt dieser Himmelskörper mit zu masseärmsten bislang entdeckten extrasolaren Planeten. Anhand der Daten ermittelten die Astronomen auch die Durchschnittstemperatur auf Proxima b. Sie beträgt lediglich minus 40 Grad Celsius, dürfte in den Übergangszonen weitaus höher sein. Darüber hinaus könnte eine vorhandene Atmosphäre die Durchschnittstemperatur über den Gefrierpunkt noch weiter anheben.

Von besonderem Interesse für die Forscher ist die Tatsache, dass Proxima b trotz seiner Nähe zu seinem Heimatstern in einer habitablen Zone, also in der Ökosphäre des Sternsystems liegt, in der ein Planet in der Regel flüssiges Wasser generieren und konservieren kann. Sie vermuten zudem, dass das System noch weitere Exoplaneten beherbergt.

Dass Proxima b trotz seiner geringen Distanz zu seiner Sonne in einer bewohnbaren Zone liegt, hängt mit einem Charakteristikum seines Muttergestirns zusammen. Denn der Stern Proxima Centauri zählt zur Klasse der Roten Zwergsterne und ist vom Spektraltyp M5.5Ve. Sterne dieser Couleur sind in der Regel deutlich masseärmer und leuchtschwächer als etwa unsere Sonne. Aufgrund der vergleichsweise niedrigen Temperaturen könnte Proxima b daher auf seiner felsigen Oberfläche flüssiges Wasser halten.

Da Rote Zwerge Hauptreihensterne des Spektraltyps M sind, firmieren sie auch unter dem Namen M-Zwergsterne. Ihre Masse variiert zwischen 8 und 57 Prozent der Sonnenmasse. Neben unserer Sonne würde ein Roter Zwerg seinem Namen zur Ehre gereichen, weist er doch im Schnitt 15 Prozent des Sonnenradius auf. So bringt es Proxima Centauri auf nur zwölf Prozent der Masse der Sonne und erreicht gerade einmal 0,17 Prozent ihrer Leuchtkraft. Doch dieses kleine Handicap gleichen M-Zwergsterne durch ihre stellare Omnipräsenz aus. Sie stellen allein 75 Prozent aller Sterne in der Milchstraße und sind im Universum mit Abstand die am häufigsten anzutreffende Sternklasse.

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Diese Grafik vergleicht die Bahn des Planeten (Proxima b) um Proxima Centauri mit der gleichen Region in unserem Sonnensystem. Proxima Centauri ist kleiner und kühler als unsere Sonne und die Planetenbahn liegt viel näher am Stern als Merkur bei unserer Sonne. Als Ergebnis liegt die Bahn innerhalb der habitablen Zone. Bild: ESO/M. Kornmesser/G. Coleman

Alleine angesichts dieser Parameter gingen die Forscher bis vor einigen Jahren noch davon aus, dass Planeten um Rote Zwergsterne einen schweren Stand haben. Nicht zuletzt infolge der hohen Strahlenbelastung. Gäbe es ein Ranking für die im Produzieren von Sonneneruptionen effektivsten Sterne, gebührte dieser stellaren Sonderklasse fraglos ein Spitzenplatz. Einen Spitzenwert erreicht insbesondere die von ihnen emittierte UV-B- und Röntgenstrahlung. Es bedarf keiner allzu großen Fantasie, um sich auszumalen, dass in der Nähe solcher Lichtquellen die Entfaltung von komplexen DNA-Molekülen verhindert wird. Eine Photosynthese wie auf der Erde ist auf Zwergstern-Planeten nur schwer vorstellbar.

Die Abbildung zeigt einen Größenvergleich von einigen astronomischen Objekten mit den bekannten Mitgliedern des Alpha Centauri Dreifach-Systems. Die Winkeldurchmesser dieser Objekte wurden mit dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) auf Cerro Paranal gemessen. Die Sonne und der Planet Jupiter sind zum Vergleich ebenfalls abgebildet. Bild: ESO
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