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Exzentrischer Planet um roten Zwergstern
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
10. Januar 2022
Mithilfe mehrerer Teleskope haben Astronominnen und
Astronomen einen Exoplaneten aufgespürt, der etwas kleiner ist als Neptun und
einen roten Zwergstern umkreist. Der Planet hat eine ungewöhnliche Umlaufbahn
und könnte ein spannendes Ziel für das gerade gestartete Weltraumteleskop
James Webb werden. Lebensfreundlich dürfte es auf dem Planeten allerdings
eher nicht sein.
Das SAINT-EX-Teleskop in Mexiko.
Foto: Institute of Astronomy, UNAM / E.
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Rote Zwerge sind verhältnismäßig kleine Sterne und deutlich kühler als unsere
Sonne. Um solche Sterne ist flüssiges Wasser auf Planeten möglich, die sich viel
näher am Stern befinden als in unserem Sonnensystem. Die Entfernung zwischen
einem Exoplaneten und seinem Stern ist ein entscheidender Faktor für seine
Entdeckung: Je näher ein Planet bei seinem Wirtsstern ist, desto höher ist die
Wahrscheinlichkeit, dass er entdeckt werden kann. In einer jetzt vorgestellten
Studie berichten Forschende unter der Leitung von Nicole Schanche vom Center
for Space and Habitability CSH der Universität Bern von der Entdeckung des
Exoplaneten TOI-2257 b, der um einen nahen Roten Zwerg kreist.
Exoplaneten, die sehr weit von unserem Sonnensystem entfernt sind, können
nicht direkt mit einem Teleskop beobachtet werden – sie sind zu klein und
reflektieren zu wenig Licht. Eine Möglichkeit, solche Planeten dennoch
aufzuspüren, ist die sogenannte Transitmethode. Dabei wird mit Teleskopen nach
einem geringfügigen Rückgang der Helligkeit des Sterns gesucht, die entsteht,
wenn ein Planet vor dem Stern vorbeizieht. Wiederholte Messungen dieses
Helligkeitseinbruchs geben Aufschluss auf die Umlaufzeit des Planeten um den
Stern. Die Intensität des Rückgangs ermöglicht es den Forschenden, den
Durchmesser des Planeten zu bestimmen. Kombiniert mit Schätzungen der
Planetenmasse aus anderen Methoden, wie zum Beispiel durch Messungen der
Radialgeschwindigkeit, kann schließlich die Planetendichte berechnet werden.
Der Planet TOI-2257 b wurde zunächst durch Daten des Weltraumteleskops
Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA identifiziert. Der
kleine Stern wurde zwar insgesamt vier Monate lang beobachtet, doch die Lücken
zwischen den Beobachtungen bedeuteten, dass nicht klar war, ob der
Helligkeitsabfall durch den Transit eines Planeten erklärt werden könnte mit
einer Umlaufbahn von 176, 88, 59, 44 oder 35 Tagen. Dank der Beobachtung des
Sterns mit dem Las Cumbres Observatory Global Telescope konnte
anschließend ausgeschlossen werden, dass ein Planet mit 59 Tagen Umlaufzeit den
Helligkeitsabfall verursacht.
"Als Nächstes wollten wir herausfinden, ob die 35 Tage Umlaufzeit möglich
sein könnten", erinnert sich Schanche. Das in Mexiko stationierte
SAINT-EX-Teleskop, das vom CSH mitbetrieben wird, wurde speziell für die
genauere Beobachtung von Roten Zwergen und ihren Planeten entwickelt. SAINT-EX
ist eine Abkürzung, die für "Search And characterIsatioN of Transiting
EXoplanets" steht. Das Projekt wurde zu Ehren von Antoine de Saint-Exupéry
(Saint-Ex), dem berühmten Schriftsteller, Dichter und Flieger, benannt.
SAINT-EX beobachtete einen partiellen Transit von TOI-2257 b und konnte die
genaue Umlaufzeit des Exoplaneten um seinen Stern bestätigen, nämlich 35 Tage.
"Weitere 35 Tage später war SAINT-EX in der Lage, den gesamten Transit zu
beobachten, was uns noch mehr Informationen zu den Eigenschaften des Systems
lieferte", sagt Robert Wells vom CSH, der an der Datenverarbeitung beteiligt
war.
Mit seinen 35 Tagen Umlaufzeit umkreist TOI-2257 b den Wirtsstern in einem
Abstand, in dem flüssiges Wasser auf dem Planeten möglich ist, und daher könnten
förderliche Bedingungen für die Entstehung von Leben dort herrschen. Planeten in
der so genannten "habitablen Zone" bei einem roten Zwergstern sind leichter zu
untersuchen, da sie kürzere Umlaufzeiten haben und somit öfter zu beobachten
sind. Der Radius von TOI-2257 b (2,2 Mal grösser als der der Erde) deutet darauf
hin, dass der Planet eher gasförmig ist und ein hoher atmosphärischer Druck
herrscht, der für die Entstehung von Leben nicht förderlich ist.
"Wir haben festgestellt, dass TOI-2257 b keine kreisförmige, konzentrische
Umlaufbahn hat", erklärt Schanche. Es handle sich sogar um den exzentrischsten
Planeten, der einen kühlen Stern umkreist, der je entdeckt worden sei. "Im
Hinblick auf eine mögliche Bewohnbarkeit ist dies leider eine schlechte
Nachricht", so Schanche weiter. "Während die durchschnittliche Temperatur des
Planeten angenehm ist, schwankt sie zwischen -80 °C und etwa 100 °C, je nachdem
wo auf seiner Umlaufbahn der Planet sich befindet, ob fern oder nah vom Stern."
Eine mögliche Erklärung für diese überraschende Umlaufbahn sei, dass weiter
außen im System ein riesiger Planet lauere und die Umlaufbahn von TOI 2257 b
störe. Weitere Beobachtungen, bei denen die Radialgeschwindigkeit des Sterns
gemessen wird, sollen helfen, die Exzentrizität zu bestätigen und nach möglichen
zusätzlichen Planeten zu suchen, die nicht im Transit beobachtet werden konnten.
Das James-Webb-Weltraumteleskop, das am 25. Dezember 2021 erfolgreich
gestartet ist, wird die Erforschung der Atmosphären von Exoplaneten
revolutionieren. TOI-2257 b könnte für Webb ein attraktives
Sub-Neptun-Ziel für weitere Beobachtungen sein. "Insbesondere könnte der Planet
auf Anzeichen von Merkmalen wie Wasserdampf in der Atmosphäre untersucht
werden", blickt Schanche voraus.
Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.
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