(Bildnachweis: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO)
Ein Super-Erde-Planet, der in die bewohnbare Zone seines Sterns eintaucht und wieder austritt, wurde in nur 19,7 Lichtjahren Entfernung entdeckt.
Der Planet mit der Bezeichnung HD 20794d entfernt sich von seinem Stern weiter als der Mars von der Sonne und ist am anderen Ende seiner Umlaufbahn so nah wie die Venus. Bei jeder Umkreisung beginnt der Planet jenseits der bewohnbaren Zone, wo es für flüssiges Wasser zu kalt ist, bevor er die bewohnbare Zone bis zu ihrem inneren Rand durchquert, wo die Temperaturen für eine kurze Zeit ansteigen, bevor der Planet sich wieder nach außen bewegt.
Der Planet ist ein brillantes Ziel für die nächste Generation von Teleskopen, um seine Atmosphäre zu erforschen und für Wissenschaftler, um die extremen Grenzen der Bewohnbarkeit von Planeten zu testen. „Seine Leuchtkraft und seine Nähe machen ihn zu einem idealen Kandidaten für zukünftige Teleskope, deren Aufgabe es sein wird, die Atmosphären von Exoplaneten direkt zu beobachten“, sagte Xavier Dumusque von der Universität Genf in einer Erklärung. Dumusque ist Mitglied des Teams, das den neuen Planeten entdeckt und charakterisiert hat.
HD 20794d hat eine 6,6-mal größere Masse als die Erde und wurde von Astronomen mit den Spektrographen ESPRESSO und HARPS an den Teleskopen der Europäischen Südsternwarte in Chile entdeckt. Diese Instrumente messen die so genannte „Radialgeschwindigkeit“ – das Ausmaß, in dem ein Stern um sein Massenzentrum, das er mit seinen Planeten teilt, wackelt. Im Allgemeinen gilt: Je größer die Schwankung, desto größer die Masse des Planeten. Es ist der schwankende Stern, der die Existenz von HD 20794d verraten hat – die Astronomen haben HD 20794d weder direkt beobachtet, noch ein Bild von ihm gemacht oder ihn gar im Transit gesehen.
Der fragliche Stern, HD 20794 – auch bekannt als 82 Eridani – ist ein gelber Stern vom Typ G6, der etwas schwächer und weniger massereich ist als unsere eigene Sonne. Er ist auch relativ hell an unserem Nachthimmel und leuchtet mit einer Helligkeit von 4,3, was hell genug ist, um mit bloßem Auge im Sternbild Eridanus, dem Fluss, gesehen zu werden. Im Gegensatz dazu sind viele der Sterne, die Exoplaneten beherbergen, zu schwach, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, was HD 20794 als etwas Besonderes auszeichnet.
Das System HD 20794 wurde in den letzten 20 Jahren aufgrund seiner Nähe zu uns gut beobachtet und hat eine etwas durchwachsene Geschichte, was Exoplaneten angeht. HD 20794d umkreist seinen Stern zusammen mit zwei anderen Supererden mit den Bezeichnungen b und c, die ihren Stern alle 18,3 bzw. 89,6 Tage umkreisen. Diese wurden 2011 von einem Team Genfer Astronomen, darunter Dumusque, entdeckt. Gleichzeitig fand das Team Hinweise auf einen dritten Planeten mit einer Umlaufzeit von 40 Tagen, der sich jedoch später als falsch herausstellte. Erst jetzt ist der echte dritte Planet in den Daten sichtbar geworden.
„Wir haben die Daten jahrelang analysiert und sorgfältig nach Verunreinigungsquellen gesucht“, sagt Michael Cretignier von der Universität Oxford. Cretignier war zuvor in Genf, wo er einen Algorithmus namens YARARA entwickelte, um die Daten sorgfältig zu durchsuchen und das schwache Radialgeschwindigkeitssignal eines Exoplaneten aus dem Hintergrundrauschen herauszufiltern. YARARA erwies sich bei den Bemühungen, HD 20974d als real zu bestätigen, als entscheidend.
Das Bemerkenswerteste an diesem neuen Planeten ist jedoch seine Umlaufbahn. Johannes Kepler hat uns zwar gelehrt, dass keine Planetenbahn perfekt kreisförmig ist, aber die meisten halten sich an eine Bahn, die einem Kreis ziemlich nahe kommt. Einige Welten haben jedoch eine verlängerte Umlaufbahn. Der Grad der Ausdehnung, die so genannte Exzentrizität, wird auf einer Skala von 0 (für einen perfekten Kreis) bis 1 (eine Hyperbel) gemessen. Die Exzentrizität der Erdbahn beträgt 0,017, die des Mars 0,055 und die des Merkurs 0,206.
Die Umlaufbahn von
HD 20794d ist mit einer Exzentrizität von 0,4 länglicher als die aller anderen Planeten unseres Sonnensystems. Seine 647 Tage lange Umlaufbahn ist 40 Tage kürzer als die des Mars, so dass man eine Vorstellung davon bekommt, wo er sich in seinem Planetensystem befindet. Die große Exzentrizität bedeutet jedoch, dass seine Bahn von 2 Astronomischen Einheiten (300 Mio. km/186 Mio. Meilen – d. h. die doppelte Entfernung zwischen Erde und Sonne) bis zu 0,75 AE (112 Mio. km/69,7 Mio. Meilen) von seinem Stern entfernt ist.
Im Rahmen unseres Sonnensystems umkreist der Mars – am äußeren Rand der bewohnbaren Zone – unsere Sonne in einem durchschnittlichen Abstand von 1,5 Astronomischen Einheiten (228 Millionen km/141 Millionen Meilen), während die Venus, am inneren Rand der bewohnbaren Zone, in einem Abstand von 0,72 Astronomischen Einheiten (108 Millionen km/67 Millionen Meilen) von unserer Sonne kreist.
Das Klima auf einer solchen Welt muss mehr als bizarr sein. Die Winter wären lang und hart, und das Leben könnte auf einem Planeten, der die meiste Zeit gefroren ist, nur schwer überleben. Dann käme der Frühling, der das Eis zum Schmelzen brächte, gefolgt von einem kurzen, aber intensiven Sommer, in dem die Ozeane vielleicht sogar zu verdampfen begännen, um dann im Herbst als Regen und im Winter als Schnee wieder auszufallen. Ob Leben auf einer solch extremen Welt überleben könnte, ist unbekannt.
Auf der Erde werden die Jahreszeiten durch die Neigung unseres Planeten um 23,4 Grad bestimmt; so tritt der Nordsommer auf, wenn die nördliche Hemisphäre unseres Planeten zur Sonne geneigt ist. Unabhängig von der Neigung von HD 20794d hängen seine Jahreszeiten davon ab, wie weit er auf seiner exzentrischen Umlaufbahn fortgeschritten ist. Er ist ein bemerkenswerter Planet.
Der Ursprung einer so großen Exzentrizität liegt in der fernen Vergangenheit von HD 20794d, erklärt Dumusque gegenüber kosmischeweiten.de. „Die Exzentrizität von Planeten ist ein Überbleibsel von Planet-Planet-Wechselwirkungen in der Frühzeit eines Planetensystems“, sagt er. Obwohl die beiden anderen Planeten b und c keine exzentrischen Umlaufbahnen haben, könnte etwas die Umlaufbahn von HD 20794d kurz nach seiner Entstehung gestört haben.
„Zum Beispiel könnte es in der frühen Phase der Entstehung einen anderen Riesenplaneten gegeben haben“, sagt Dumusque. „Der Riesenplanet könnte die Umlaufbahn von Planet d beeinflusst haben, und dann wurde dieser Riesenplanet aus dem System herausgeschleudert.“
Die Entdeckung dieser aufregenden neuen Welt wird in Astronomy & Astrophysics ausführlich beschrieben.
