Blog

Eine Illustration des neu entdeckten erdgroßen Exoplaneten Gliese 12 b und seines roten Zwergsterns (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))

Wissenschaftler haben mit einem Weltraumteleskop der NASA eine verlockende Welt entdeckt. Sie ist etwa so groß wie die Erde, befindet sich bemerkenswert nahe an unserem Sonnensystem und könnte für das Leben, wie wir es kennen, bequem sein.

Der extrasolare Planet oder „Exoplanet“ mit dem Namen Gliese 12 b umkreist einen kleinen und kühlen roten Zwergstern, der nur etwa 40 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Fische liegt. Der Exoplanet – den das Team mit dem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA gefunden hat – hat schätzungsweise die 1,1-fache Größe der Erde und ähnelt damit unserem Planeten sowie der Venus, die oft als „Zwilling“ unseres Sonnensystems bezeichnet wird.

Gliese 12 b umkreist seinen Stern, Gliese 12, so eng, dass sein Jahr nur 12,8 Erdtage dauert. Da der Rote Zwerg Gliese 12 aber nur etwa ein Viertel so groß ist wie die Sonne, ist er auch viel kühler als unser Stern. Das bedeutet, dass Gliese 12 b, obwohl er sich in einer Entfernung von seinem roten Zwerg befindet, die nur 7 % der Entfernung zwischen Sonne und Erde entspricht, in der bewohnbaren Zone seines Planetensystems liegt. Die bewohnbare Zone, die auch als „Goldlöckchen-Zone“ bezeichnet wird, ist die Region um einen Stern, die weder zu heiß noch zu kalt ist, als dass Planeten flüssiges Wasser beherbergen könnten – eine wichtige Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Wichtig ist jedoch, dass die beiden Teams, die hinter der Entdeckung von Gliese 12 b stehen, noch nicht mit Sicherheit sagen können, ob er eine Atmosphäre hat. Es bleibt daher unklar, ob die Welt bewohnbar sein könnte, aber die Forscher sind vorsichtig optimistisch.

„Das Interessante daran ist, dass es sich um einen Planeten handelt, der wirklich nahe ist; tatsächlich ist er einer der erdnächsten Transitplaneten“, sagte die Wissenschaftlerin Larissa Palethorpe vom University College of London, die gemeinsam mit dem Astrophysiker Shishir Dholakia von der University of Southern Queensland die Forschung leitete, gegenüber kosmischeweiten.de. „Er befindet sich entweder in der bewohnbaren Zone seines Sterns oder direkt am Rande davon – er könnte also bewohnbar sein.“

Wenn die Erde und die Venus ein Kind hätten

Die Wissenschaftler entdeckten Gliese 12 b, als er die Oberfläche seines roten Zwergsterns kreuzte oder „transitierte“. Diese Transits verursachen winzige Lichtschwankungen, die TESS sehr gut erkennen kann. Palethorpe fügte hinzu, dass das Team, als es dieses Projekt in Angriff nahm, weder die Umlaufzeit noch die Größe des Planeten genau kannte.

„Es war eine schöne Überraschung, dass er so ähnlich groß wie die Erde ist“, fuhr sie fort. „Das war eine wirklich schöne Sache, aber ich denke, vor allem das Wissen, dass er in Bezug auf die Bewohnbarkeit zwischen der Erde und der Venus liegen könnte, ist wirklich aufregend.“

Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter

Die neuesten Nachrichten aus dem Weltraum, die neuesten Updates zu Raketenstarts, Himmelsbeobachtungen und mehr!

Mit der Übermittlung Ihrer Daten erklären Sie sich mit den Allgemeinen Geschäftsbedingungen und der Datenschutzrichtlinie einverstanden und sind mindestens 16 Jahre alt.

Gliese 12 b empfängt etwa 85 % der Strahlung, die die Venus von der Sonne erhält, hat aber eine viel kühlere Oberflächentemperatur von 107 Grad Fahrenheit (42 Grad Celsius) im Vergleich zur Oberflächentemperatur der Venus von 867 Grad Fahrenheit (464 Grad Celsius).

Obwohl die Erde und die Venus beide in der bewohnbaren Zone der Sonne liegen, kann auf dem einen Planeten Leben entstehen und er hat eine günstige Atmosphäre, während der andere eine unwirtliche Höllenlandschaft ist, in der es heiß genug ist, um Blei zu schmelzen. Die Untersuchung von Gliese 12 b könnte uns helfen zu verstehen, warum dies der Fall ist.

„Gliese 12 b könnte uns auch viel darüber lehren, wie sich unser eigenes Sonnensystem entwickelt hat“, fügte Palethorpe hinzu.

Die möglichen Größen des neu entdeckten Exoplaneten Gilese 12 b (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC))

Das Team wird nun untersuchen, ob Gliese eine Atmosphäre hat – aber die ersten Anzeichen deuten darauf hin, dass diese Atmosphäre relativ dünn sein wird. Überraschenderweise ist das Fehlen einer dicken Atmosphäre jedoch eine gute Nachricht für die Aussichten auf Bewohnbarkeit des Planeten.

„Wir wissen, dass einige Planeten sehr dicke Atmosphären aus Wasserstoff haben, die den gesamten Planeten bedecken. Diese sehr dicke Gasschicht ist eigentlich eine schlechte Nachricht für die Bewohnbarkeit“, so Palethorpes Kollege Vincent Van Eylen vom UCL gegenüber kosmischeweiten.de. „Normalerweise sind diese Planeten zwei- oder dreimal so groß wie die Erde. Gliese 12 b ist tatsächlich so groß wie die Erde, also hat er wahrscheinlich keine sehr dicke Atmosphäre.

„Er könnte entweder keine Atmosphäre haben, was für die Bewohnbarkeit nicht gut wäre, oder er hätte eine Art dünne Atmosphäre, ähnlich wie die der Erde.“

Selbst wenn Gliese 12 b keine Atmosphäre hat, könnte er dennoch ein wichtiges Testobjekt sein, um unsere Suche nach Leben anderswo in der Milchstraße voranzutreiben. Denn als Roter Zwerg ist der Stern, den er umkreist, die häufigste Sternform in unserer Galaxie – und doch eine, über die wir relativ wenig wissen, wenn es um Planetensysteme Roter Zwerge geht.

Leben um rote Zwerge

In der Milchstraße bilden Rote Zwerge die größte Familie von Sternen, die in ihren Kernen noch Wasserstoff zu Helium fusionieren, ein Prozess, der die so genannte „Hauptreihen“-Lebensdauer eines Sterns bestimmt. Man schätzt, dass 60 bis 70 % der Sterne in unserer Galaxie Rote Zwerge wie Gliese 12 sind, und von den 30 der Erde am nächsten liegenden Sternen sind mindestens 20 Rote Zwerge.

„Es ist interessant zu wissen, welche Planeten um die kleinen Sterne kreisen, wie sie beschaffen sein könnten und ob es auf solchen Planeten Leben geben könnte“, fügte Van Eylen hinzu.

Offiziell als Sterne vom Typ K oder M bekannt, haben Rote Zwerge zwischen 7,5 % und 50 % der Masse der Sonne. Diese geringe Masse im Vergleich zur Sonne bedeutet, dass solche Sterne bei einer niedrigeren Temperatur brennen, die nur 3.500 Grad Celsius (6.380 Grad Fahrenheit) erreicht, verglichen mit der Temperatur unseres Sterns von 5.500 Grad Celsius (9.900 Grad Fahrenheit). Gliese 12 zum Beispiel hat eine Oberflächentemperatur, die etwa 60 % derjenigen der Sonne entspricht.

Diese niedrigere Temperatur bedeutet, dass schwach leuchtende Rote Zwerge als Hauptreihensterne viel länger existieren können als mäßig massereiche Sterne wie die Sonne. Während die Sonne etwa 10 Milliarden Jahre alt werden dürfte, wird für Rote Zwerge eine Lebensdauer vorausgesagt, die das Zehn- oder sogar Hundertfache dieses Zeitraums beträgt. Manchmal kann sich diese Zahl auf Billionen von Jahren erstrecken. Das bedeutet, dass Leben auf Planeten, die rote Zwerge umkreisen, mehr Zeit hätte, sich zu entwickeln, als auf Planeten, die größere Hauptreihensterne umkreisen.

Aber es gibt nicht nur gute Nachrichten für die Aussichten auf Leben auf Exoplaneten, die einen roten Zwerg umkreisen.

Ein junger Roter Zwerg bricht heftig aus und beschießt den Exoplaneten, der ihn umkreist, mit starker Strahlung. (Bildnachweis: NASA, ESA und D. Player)

Obwohl sie in ihrem stellaren Erwachsenenalter kühler als die Sonne sind, geht man davon aus, dass Rote Zwerge viel wilder sind als unser Stern. Man geht davon aus, dass diese Sternklasse magnetisch sehr aktiv ist und häufige und starke Fackeln mit hochenergetischem Licht in Form von Röntgenstrahlen ausstößt. Diese Röntgenstrahlen können die Atmosphäre eines Planeten, der sich in der Nähe eines Roten Zwerges befindet, gewaltsam zerstören.

Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass selbst Rote Zwerge, die viele Jahre lang ruhig bleiben, plötzlich mit Superflares ausbrechen können, die 100- bis 1.000-mal stärker sind als die Sonneneruptionen der Sonne. Diese Eruptionen treten häufiger in der Jugend dieser Sternklasse auf und sind auch in der Lage, Atmosphären abzulösen und flüssiges Wasser zu verdampfen, sogar in bewohnbaren Zonen.

Im Moment gehen jedoch beide an der Entdeckung von Gliese 12 b beteiligten Teams davon aus, dass der Rote Zwerg in seiner Umlaufbahn relativ ruhig ist, was für die Chancen des Exoplaneten, eine Atmosphäre zu besitzen, eine gute Nachricht sein könnte.

Rote Zwerg-Exoplaneten sind gute TESS-Ziele

Die Tatsache, dass Rote Zwerge kühler sind als Sterne wie die Sonne und ihre bewohnbaren Zonen daher näher an den Sternen liegen, macht die Entdeckung von Exoplaneten um sie herum für TESS und seine Transitmethode der Planetenjagd etwas einfacher.

„Wir haben eine Vorliebe für die Entdeckung von Planeten, die nahe an ihren Wirtssternen liegen, einfach weil sie häufiger im Transit sind. Wenn wir Planeten finden, die rote Zwerge umkreisen, weil sie kleinere Sterne sind, ist die Abschwächung des Transits größer“, sagte Palethorpe. „Weil Rote Zwerge etwas kühler sind, liegt die bewohnbare Zone näher am Stern als bei unserer Art von Sonne, was bedeutet, dass wir mit TESS eher Planeten in der bewohnbaren Zone entdecken werden.

Eine Illustration zeigt den NASA-Exoplanetenjäger TESS, der einen roten Zwergstern untersucht (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva)/NASA)

Um diesen Planeten weiter zu untersuchen, wird das Team auf andere Instrumente als TESS zurückgreifen müssen. Um die Eigenschaften von Gliese 12 b besser bestimmen zu können, wird das Team auf eine andere Methode zur Erkennung von Exoplaneten zurückgreifen. Die so genannte „Radialgeschwindigkeitsmethode“ nutzt die winzigen Erschütterungen, die Planeten in der Bewegung ihrer Sterne verursachen, wenn sie durch ihre Gravitation an diesen Sternen zerren.

„Ich denke, das nächste Ziel ist es, die Masse des Planeten zu bestimmen. Daran arbeiten wir bereits aktiv im Rahmen des High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern Hemisphere (Harps North) Teams, einem Radialgeschwindigkeitsteleskop“, so Palethorpe. „Außerdem haben wir einen weiteren Antrag bei der Europäischen Organisation für Astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre (ESPRESSO) eingereicht, bei dem es sich ebenfalls um ein Radialgeschwindigkeitsteleskop handelt. Wir hoffen also, dass wir mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsbeobachtungen dieses Ziel erreichen werden.“

Palethorpe und Van Eylen hoffen auch, dass sie mit dem James Webb Space Telescope (JWST) Zeit bekommen, um die Atmosphäre des Planeten weiter zu untersuchen. Dies ist möglich, weil das Licht, das durch die Atmosphäre von Gliese 12 b dringt, beim Durchqueren der Oberfläche seines Sterns die charakteristischen Fingerabdrücke der Atmosphärenelemente hinterlässt.

Dieser Prozess wird „Transmissionsspektroskopie“ genannt, und Gliese 12 b ist nur eine von wenigen erdähnlichen Welten der gemäßigten Zone, die nahe genug sind, um auf diese Weise untersucht zu werden.

Ein Vergleich des Trappist-1-Systems von Planeten, die einen Roten Zwerg umkreisen und Ähnlichkeiten mit Gliese 12 b aufweisen (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Das JWST führt derzeit eine ähnliche Untersuchung für die sieben erdähnlichen Planeten des TRAPPIST-1-Systems durch, das sich in etwa 40 Lichtjahren Entfernung befindet. Diese Planeten ähneln Gliese 12 b insofern, als sich nicht nur viele von ihnen in der bewohnbaren Zone ihres Sterns befinden, sondern dieser Stern auch ein kleiner und kühler Roter Zwerg ist.

„Ich denke, dass wir mit dem JWST zumindest einige Hinweise auf die Atmosphäre dieses Planeten erhalten werden, was meiner Meinung nach das Spannendste wäre, was wir jetzt tun können, da er entdeckt wurde“, sagte Van Eylen.

Wenn es um die Möglichkeit geht, dass Gliese 12 b Leben beherbergt, sind die beiden Wissenschaftler äußerst zurückhaltend. Schließlich befinden sich sowohl unser Verständnis dieser Welt als auch die Methoden, mit denen Anzeichen von Leben in der Atmosphäre eines Exoplaneten, selbst eines so relativ nahen wie Gliese 12 b, nachgewiesen werden können, noch im Anfangsstadium.

„Ich denke, dass wir von Gliese 12 b eine Menge über das Leben lernen können, aber wir können nichts mit Sicherheit sagen. Ich finde es sehr aufregend, und wir sollten uns auf jeden Fall auf weitere Forschungsergebnisse zu Gliese 12 b freuen“, so Palethorpe abschließend. „Es ist kein schlechter Ort, um mit der Suche nach Leben zu beginnen.“

Die Forschungsergebnisse der beiden Teams wurden am Donnerstag (23. Mai) in The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society und The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.