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Neue Studie und die Jagd nach Exoplaneten: Es könnte weit mehr erdähnliche Planeten geben, als bisher vermutet – in Doppelsternsystemen (+ Videos)

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Neue Studie: Es könnte noch weit mehr erdähnliche Planeten geben, als bisher vermutet - in Doppelsternsystemen (Bild: NASA/JPL)
Neue Studie: Es könnte noch weit mehr erdähnliche Planeten geben, als bisher vermutet – in Doppelsternsystemen (Bild: NASA/JPL)

Fast 4.500 Exoplaneten haben Astronomen inzwischen in den Tiefen des Kosmos nachgewiesen. Viele dieser Planeten außerhalb unseres Sonnensystems sind dabei “erdähnlich” oder sogenannte “Super-Erden”. Und vielleicht gibt es zumindest auf einigen von ihnen außerirdisches Leben. Jetzt jedoch legt eine neue Studie nahe, dass es von diesen Welten weit mehr gibt, als bisher angenommen. Sie wurden bisher nur übersehen, so die Forscher in ihrer Studie.


Die Jagd nach Exoplaneten

Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, finden Astronomen inzwischen nahezu täglich. Eine sehr neue astronomische Wissenschaft, das bis vor verhältnismäßig wenigen Jahren nicht eine einzige dieser fernen Welten bekannt war. Mit stand 29. Juni 2021 wurden bereits 4.422 Exoplaneten entdeckt. 7.450 entsprechende Messungen weisen auf solche Planeten hin, sind aber noch nicht nachgewiesen.

Die allermeisten sind Gasriesen oder andere lebensfeindliche Welten. Doch rund die Hälfte sind “erdähnlich” oder sogenannten “Super-Erden”. Also Gesteinsplaneten, die größer als unsere Erde sind.

Auch einer der bis dato zuletzt gefundene Exoplaneten mit Namen KOI-3503 b ist eine solche “Super-Erde”. Er hat 1,16-mal die Größe der Erde, womit diese Welt eher zu den kleinen “Super-Erden” gehört. Dafür aber hat dieser 9,2-mal die Masse unserer Erde und umrundet in nur 21,2 Tagen seine Heimatsonne. Er ist Teil eines ganzen Planetensystems um seinen Stern in 2893 Lichtjahren Entfernung. Von derartigen Systemen sind inzwischen 3.280 nachgewiesen worden.

Traumhafte Zeiten für Astronomen, Planetenjäger und vor allem für die suche nach Leben im All und einer bewohnbaren Welt. Noch Mitte der 1990er Jahre war das alles Spekulation! Nicht einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystem kannte man. Vermutet wurden sie – doch man blieb auf Theorien angewiesen. Neue Technologien eröffnen hier im wahrsten Sinne des Wortes neue Welten.

Dabei ist die mit Abstand erfolgreichste Methode zur Planeten-Jagd die Transitmethode (s. dazu Videos unten). Dreiviertel aller Exowelten wurden bisher so gefunden. Dabei wird die Verdunkelung einer Sonne gemessen, die ein Exoplanet verursacht, wenn dieser von der Erde aus gesehen vor seinem Stern herzieht. Im Prinzip dasselbe wie eine Sonnenfinsternis, bei der der Mond sich von uns aus gesehen vor die Sonne schiebt. Oder der Transit des Planeten Venus vor der Sonne.

Exoplaneten und die Transitmethode

Schon der gesunde Menschenverstand sagt uns dabei, dass diese Technik Schwächen haben muss.

Ein im Vergleich zu einer Sonne winziger Planet verdeckt nur einen minimalen Bereich des Sterns. So verdunkelt er diesen auch nun in sehr geringen Maße. Nur extrem sensible Teleskope von der Erde oder im Erdorbit können mittels ihrer Software überhaupt solche Verdunkelungen detektieren. Je größer das Objekt, je mehr verdunkelt er auch natürlich auch seine Sonne und je besser kann man dieses aufspüren.

Ein weiteres Problem ist, dass sich diese Exoplaneten auf einer “Ebene”, auf einer “Sichtlinie”, mit dem Beobachtungspunkt auf der Erde befinden müssen. Würden wir quasi von oben auf das entsprechende Sternsystem schauen, sehen wir diese Welten nicht, da sie von unserem Standpunkt aus nicht vor deren Sonne entlangziehen.

Ein drittes Problem ist, dass sich ein Exoplanet währen der Messphase natürlich nicht gerade hinter seinem Stern befinden darf. Es kann Tage oder Jahre dauern, bis er sich von dort vor den Stern schiebt und er so entdeckt werden kann. Je nachdem, wie lange er für einen Umlauf benötigt. Bekanntlich benötigt die Erde 365 Tage für eine Umrundung der Sonne. Der Gas-Riese Neptun hingegen schon rund 165 Jahre! Um so schneller der Orbit eines Exoplaneten, um so schneller rückt er auch wieder in Blickrichtung und kann einfacher gefunden werden.

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Dies sind Gründe, warum zahllose bisher nachgewiesene Exoplaneten riesige Planten sind, die sich in nur wenigen Tagen um ihre Sterne drehen. Astronomen und Planeten-Jäger stellt das immer wieder vor große Herausforderungen. Auch und vor allem bei der theoretischen Ermittlung, wie viele erdähnliche und potenziell lebensfreundlichen Planeten es letztlich im Kosmos überhaupt gibt. einig ist man sich durch die bisherigen Entdeckungen, dass fast alle Sterne Planeten haben müssen.

Weit mehr Welten als angenommen

Wie viele und vor allem welcher Art diese Welten sind, das bleibt Spekulation. Ebenso die Frage, ob diese in der lebensfreundlichen Zone ihres Sterns liegen und damit theoretisch bewohnbar wären oder sogar – sind. Dutzende Milliarden erdähnliche Planeten könnten allein in unserer Milchstraße existieren. Was nicht bedeutet, dass alle diese fremden Himmelskörper auch Leben irgendwelcher Art tragen.

Vielleicht aber übersehen wir mit unserem aktuellen Stand der Technik aber unzählige erdähnliche Planeten im All. Zu diesem Schluss kommt eine Studie, die jetzt im “Astronomical Journal” (28. Juni 2021) publiziert wurde. Forscher um Kathryn Lester vom “NASA Ames Research Center” vermuten darin, dass wir mit der bewährten Transitmethode rund die Hälfte der erdgroßen bzw. erdähnlichen Exoplaneten schlicht übersehen würden. Demnach gäbe es weit mehr solche Welten, als bisher angenommen.

Für die Wissenschaftler liegt der Grund darin, da annähernd die Hälfte aller Sternsysteme im Universum Doppelsternsysteme sind. Sie haben also nicht nur eine Sonne, sondern zwei (oder sogar mehr), um die sich die gesuchten Welten drehen. Kleine oder sogar erdgroße Planeten würden so nicht erkannt werden, selbst wenn sie da sind. Das Licht der beiden Sonnen würde diese Exoplaneten für uns unsichtbar machen, so die Astronomin Lester.

Erdähnliche Planeten um Doppelsterne

Aufgefallen war diese Umstand den Forschern, als sie sich die Daten des Satelliten TESS (“Transiting Exoplanet Survey Satellite”) genauer ansahen. Das 2018 gestartete Weltraumteleskop TESS der NASA ist eines der wichtigsten Instrumente der Astronomie bei der Suche nach Exoplaneten. Aus einer Erdumlaufbahn heraus sucht TESS gezielt und überaus erfolgreich nach diesen. Unter anderem mit der Transitmethode.

Den Forschern fiel beim Blick auf die Daten auf, dass TESS bei einzelnen Sonnen kleine Exoplaneten ebenso nachweisen konnte, wie große und riesige Gas-Welten. In Doppelsternsystemen fand das Teleskop zur Verblüffung der Wissenschaftler hingegen fast keine erdähnlichen Planeten, sondern nur große. Also schauten sie mit dem Doppel-Teleskop des Gemini-Observatoriums auf Hawaii und in Chile sowie dem Kitt Peak National-Teleskop in den USA nochmal genauer hin. Mit dem Resultat, dass  die TESS-Daten teilweise nicht stimmten.

Über 70 ferne Sterne, die TESS als normale Sonnen registrierte, waren in Wahrheit Doppelsternsysteme. Erst durch hochauflösende Bilder erkannten die Astronomen diesen Fehler. Lester und ihr Team entdeckten daraufhin, dass es um einige dieser Sterne sehr wohl auch Planeten gab, die TESS zuvor nicht nachweisen konnte. Demnach könnte es weit mehr derartiger Exoplaneten geben, als die bisherigen theoretischen Berechnungen nahelegten.

Ebenso zeigt die Studie, dass Planeten-Jäger sich bei der ihrer Suche nicht nur auf eine Technik und eine Datenquelle – in diesem Fall eben TESS – verlassen dürfen. Schnell huschen sonst erdähnliche Planeten durch das Raster. Wichtig sei es zudem, dass Astronomen im Vorfeld wissen müssen, ob ein untersuchter Stern nicht vielleicht ein Doppelsternsystem ist.

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Euer Jäger des Phantastischen

Lars A. Fischinger

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