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Exoplanet: Riesiger Diamant umkreist sonnenähnlichen Stern

Der Exoplanet 55 Cancri e ist etwas größer als unsere Erde, hat aber eine komplett andere chemische Zusammensetzung: Er besteht zu einem Drittel aus Diamant. Es ist das erste Mal, dass eine derartige Preziose in der Nähe eines sonnenähnlichen Sterns gefunden wurde.

Exoplaneten: Suche nach der zweiten Erde Fotos
REUTERS/ NASA

Austin - Der Stern ist sogar mit bloßem Auge am Nachthimmel zu erkennen, nicht jedoch seine Begleiter. Um den Himmelskörper namens 55 Cancri im Sternbild Krebs kreisen fünf Planeten. Der innerste von ihnen, 55 Cancri e, hat die achtfache Masse der Erde und umrundet seinen Stern mit rasender Geschwindigkeit: Für einen Umlauf benötigt er nur 18 Tage. Wegen seiner Nähe zu seiner Sonne ist er zudem extrem heiß, an seiner Oberfläche herrschen mehr als 2100 Grad Celsius.

Damit wäre diese sogenannte Supererde noch nichts Besonderes. Allerdings: Der nur 41 Lichtjahre von der Erde entfernte Planet besteht offenbar zu mindestens einem Drittel aus Diamant. Das hat ein internationales Astronomenteam anhand neuer Beobachtungen herausgefunden. "Die Oberfläche dieses Planeten ist wahrscheinlich mit Graphit und Diamant bedeckt, statt mit Granit und Wasser wie die Erde", erklärt Erstautor Nikku Madhusudhan von der Yale University in New Haven.

55 Cancri e eröffne eine neue Klasse von Gesteinsplaneten, berichten die Forscher in einem Fachartikel, der demnächst im Fachmagazin "Astrophysical Journal Letters" erscheinen wird. Im vergangenen Jahr hatte ein Forscherteam bereits einen mutmaßlichen Diamantplaneten in der Milchstraße entdeckt. Er umkreist aber einen Pulsar und damit einen sehr speziellen, exotischen Sternentyp. 55 Cancri e sei nun der erste bekannte Diamantplanet um einen sonnenähnlichen Stern, erklären Madhusudhan und seine Kollegen.

Vergangenes Jahr hatten Astronomen erstmals beobachtet, wie der Planet vor seinem Zentralstern vorüberzog. Aus den dabei gewonnenen Daten ließen sich Rückschlüsse auf Größe, Dichte und Masse von 55 Cancri e ziehen. Den Berechnungen zufolge könnte der Planet aus Graphit, Eisen, der Kohlenstoffverbindung Siliziumkarbid und möglicherweise einigen Silikaten bestehen - und nicht zuletzt aus Diamant.

Vielfalt der Planeten

Das wertvolle Material könnte mindestens ein Drittel von 55 Cancri e ausmachen, schreiben die Wissenschaftler. Diese Menge entspräche dem Dreifachen der Masse unserer Erde. Der Fund einer solch kohlenstoffreichen Supererde werfe ein völlig neues Licht auf die Vielfalt fremder Planeten, meint Madhusudhan. Denn jetzt könne man nicht länger davon ausgehen, dass ferne Gesteinsplaneten der Erde in Bezug auf ihre Zusammensetzung und auch die auf ihnen ablaufenden Prozesse ähnlich sein müssen.

Wenn ein Planet zum großen Teil aus dem gut wärmeleitenden Kohlenstoff bestehe, beeinflusse dies auch geologische Prozesse wie die Plattentektonik, Vulkane, Erdbeben und die Entstehung von Gebirgen.

"Sterne sind einfach. Kennt man ihr Alter und ihre Masse, kann man daraus auf Struktur und Geschichte schließen", kommentiert David Spergel von der Princeton University die Studie seiner Kollegen. Planeten seien dagegen weitaus komplexer: "Diese diamantenreiche Supererde ist nur ein Beispiel für die vielen weiteren Entdeckungen, die uns noch bei der Suche nach fremden Planeten erwarten."

chs/dapd

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Methoden der Planetenjagd
Die Suche nach der zweiten Erde
ESO
Die Entdeckung der ersten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems galt als wissenschaftliche Sensation. 1992 wiesen Forscher die ersten Exoplaneten im Orbit um den Pulsar PSR B1257+12 nach. 1995 fanden Michel Mayor und Didier Queloz erstmals einen Planeten in der Umlaufbahn eines Sterns, der unserer Sonne ähnelt. Zuvor war unter Forschern heftig umstritten, ob es überhaupt Planeten in den Tiefen des Alls gibt - oder ob unser Sonnensystem das einzige seiner Art ist. Inzwischen sind jedoch rund 600 Exoplaneten in mehr als 480 Systemen bekannt.
Die größte Hürde
Mit heutigen Teleskopen können Exoplaneten nur unter größten Schwierigkeiten direkt beobachtet werden, da ihr Heimatstern sie bei weitem überstrahlt. Astronomen sind deshalb auf indirekte Methoden angewiesen, die in den vergangenen Jahren immer weiter verfeinert wurden und die Entdeckung immer kleinerer Planeten erlauben. Das begehrteste Objekt ist eine "zweite Erde": ein Felsplanet, der in Größe und Masse der Erde ähnelt und seinen Stern in der sogenannten Grünen Zone umkreist, in der die Existenz von flüssigem Wasser auf der planetaren Oberfläche möglich ist.
Radialgeschwindigkeitsmessung
Die Messung der Radialgeschwindigkeit ist das älteste Verfahren zum Nachweis extrasolarer Planeten. Wenn ein Planet einen Stern umrundet, zwingt er ihm eine leichte Taumelbewegung auf: Der Stern schlingert wie ein Hammerwerfer. Dadurch bewegt er sich minimal auf den Betrachter zu und von ihm weg. Durch den Doppler-Effekt wird das Licht dabei abwechselnd kurzwelliger und langwelliger.

Anfangs war diese Methode noch so grob, dass mit ihr nur große Gasplaneten vom Kaliber des Jupiters entdeckt werden konnten, die ihren Stern zudem in einem engen Orbit umrunden. Leben ist auf diesen glühend heißen Giganten aber kaum möglich. Erst seit kurzem können Wissenschaftler mit dieser Methode auch kleinere Planeten von der Größe der Erde entdecken - vorzugsweise im Orbit um Rote Zwergsterne. Sie sind wesentlich kleiner und kühler als unsere Sonne, weshalb erdähnliche Planeten sie in einer engen Bahn umkreisen und dennoch lebensfreundlich sein können.
Transitmethode
Die Transitmethode kann angewandt werden, wenn ein Planet von der Erde aus gesehen direkt vor seinem Heimatstern vorbeizieht. Dabei verdeckt er einen Teil des Sternenlichts. Anhand der Abdunkelung können Astronomen auf die Existenz des Planeten schließen. Und nicht nur das: Die Transitmethode erlaubt auch gewisse Rückschlüsse auf die Atmosphäre eines Planeten. Während des Transits werden je nach Zusammensetzung der Gashülle verschiedene Wellenlängen des Sternenlichts unterschiedlich stark absorbiert. Auf diese Weise konnten Forscher in der Atmosphäre von HD 209458b Wasserstoff, Sauerstoff und möglicherweise sogar Wasserdampf nachweisen.
Gravitationslinseneffekt
Beim Gravitationslinseneffekt, auch "gravitational microlensing" genannt, wird das Licht eines Himmelskörpers durch ein Objekt im Vordergrund verstärkt. Der Effekt wird von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie beschrieben: Die Schwerkraft eines Objekts mit großer Masse, etwa eines Sterns oder einer Galaxie, krümmt die Raumzeit und lenkt das Licht ab - so, als ob eine gigantische optische Linse im Raum schweben würde. Auf diese Weise können auch lichtschwache Objekte sichtbar werden, die Astronomen sonst verborgen blieben. Mit dieser Methode wurden bereits mehrere Exoplaneten entdeckt.

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