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Ein Planet könnte der Erde ähneln
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
5. Februar 2018
Um den roten Zwergstern TRAPPIST-1 kreist ein System aus
sieben Planeten. Bislang wusste man von den Welten in rund 40 Lichtjahren
Entfernung nicht viel mehr als die Größe, eine neue Analyse lieferte nun auch
Daten über ihre Masse. Dadurch lässt sich nun einiges über Zusammensetzung und
Aussehen der Planeten sagen. Besonders interessant scheint TRAPPIST-1e.
Eine interessante Planetenfamilie um
TRAPPIST-1: Die Illustration zeigt, wie die
Oberflächen der fernen Welten aufgrund der neuen
Resultate aussehen könnten.
Bild: NASA/JPL-Caltech [Großansicht] |
TRAPPIST-1e ist der bisher erdähnlichste bekannte extrasolare Planet -
zumindest, was seine Größe, seine Dichte und die Strahlungsmenge betrifft, die
er von seinem Stern erhält. Als einziger der sieben TRAPPIST-1-Planeten ist er
etwas dichter als die Erde, und es ist nicht ausgeschlossen, dass es auf seiner
Oberfläche flüssiges Wasser gibt. Mindestens fünf der leichteren Planeten haben
eine Hülle aus flüchtigen Stoffen in Form von Atmosphären, Ozeanen oder
Eisschichten. Ihr Wasseranteil beträgt bis zu 5 Prozent, was im Vergleich zur
Erde viel ist, wo die Meere nur 0,02 Prozent der Planetenmasse ausmachen.
Dies sind neue Erkenntnisse eines internationalen Forscherteams unter der
Leitung von Simon Grimm vom Center for Space and Habitability (CSH) der
Universität Bern und dem Nationalen Forschungsschwerpunkt PlanetS. "Ich habe die
Massen der Planeten berechnet", erklärt der Forscher: "Diese Werte bilden die
Grundlage für weitere Modelle, die Aussagen über die Zusammensetzung erlauben."
Die Bedeutung der Erkenntnisse betont auch Brice-Olivier Demory, Professor am
CSH, der an der Studie beteiligt war. "Wir konnten die Dichte von Exoplaneten,
die in Größe, Masse und Einstrahlung mit der Erde vergleichbar sind, mit einer
Ungenauigkeit von weniger als 10% präzise messen, was eine Premiere ist und ein
entscheidender Schritt bei der Charakterisierung der potenziellen
Bewohnbarkeit."
Die sieben Planeten um den kühlen, roten Zwergstern TRAPPIST-1 wurden in den
vergangenen zwei Jahren von Instrumenten am Boden und mit
NASA-Weltraumteleskopen entdeckt (astronews.com berichtete).
Sie ziehen von uns aus gesehen direkt vor ihrem Mutterstern vorüber und
verdunkeln bei diesen sogenannten Transits den Stern. Aus der Abnahme der
Strahlung bei Transits
lässt sich normalerweise ableiten, wie groß ein Planet ist – nicht aber welche
Masse er hat. Dazu braucht es mehr: "Im TRAPPIST-1-System sind die Planeten so
nahe beieinander, dass sie sich gegenseitig stören", erklärt Grimm. "Dadurch
verschieben sich die Zeitpunkte der Transits jeweils leicht. Mit einem
Computermodell kann man versuchen, die Planetenbahnen zu simulieren, bis die
berechneten Transits mit den beobachteten Werten übereinstimmen und sich so
auch die Planetenmassen ergeben."
Insgesamt mussten die Forscher 35 Parameter bestimmen und möglichst genau
anpassen. Grimm entwickelte dazu einen neuen Algorithmus, mit dem es ihm gelang,
das 35-dimensionale Problem zu lösen. "Ich habe fast ein Jahr lang an diesem
Projekt gearbeitet, bis alles funktioniert hat", erzählt der CSH-Forscher: "Für
die Berechnungen an der Uni Bern mit Computern mit parallelen Grafikprozessoren
brauchte es schlussendlich nur noch ein paar Tage."
Dank der neuen Massenberechnungen lassen sich die Dichten der Planeten besser
abschätzen als bisher möglich und dadurch neue Erkenntnisse über deren
Zusammensetzung gewinnen. So kommt das Forschungsteam zum Schluss, dass die
beiden innersten Planeten, TRAPPIST-1b und c, vermutlich eine dichte Atmosphäre
haben, während TRAPPIST-1e wahrscheinlich ein Gesteinsplanet mit einer dünnen
Atmosphäre ist. TRAPPIST-1d entspricht nur etwa 30% der Erdmasse und ist damit
der leichteste der sieben Planeten. Er ist vermutlich von flüchtigen Stoffen wie
Wasser umgeben – aber ob es sich um eine ausgedehnte Atmosphäre, einen Ozean
oder eine Eisschicht handelt, ist unbekannt.
Die drei äußersten Planeten hingegen, TRAPPIST-1f, g und h, sind so weit vom
Stern entfernt, dass ihre Oberflächen vermutlich von einer Eisschicht überzogen
sind. Eine fast zeitgleich veröffentlichte Studie, in der Beobachtungen mit dem
Hubble-Weltraumteleskop ausgewertet wurden, konnte bei keinem der
untersuchten Planeten eine wasserstoffreiche Atmosphäre nachweisen. Genauere
Erkenntnisse über die Planetenatmosphären erhofft man sich deshalb vom
James-Webb-Weltraumteleskop von NASA und ESA, das 2019 startet. Mit einem
Teleskop namens SAINT-EX, das zurzeit in Mexiko gebaut wird, wollen Demory und
sein Team in den nächsten Jahren zudem weitere Planetensysteme bei kühlen
Zwergsternen aufspüren und sie mit ihrem schnellen Computercode analysieren.
Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.
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