Planet HD 40307 g: Astronomen bestaunen Super-Erde

Der neu entdeckte Planet HD 40307 g könnte über flüssiges Wasser und eine stabile Atmosphäre verfügen. Auf der Suche nach potentiell lebensfreundlichen Himmelskörpern außerhalb des Sonnensystems ist er damit ein vielversprechender Kandidat.

HD 40307 g (l.) und Geschwister (künstlerische Darstellung): Hoffen auf zweite Erde Zur Großansicht
dapd/RoPACS/ J. Pinfield

HD 40307 g (l.) und Geschwister (künstlerische Darstellung): Hoffen auf zweite Erde

Göttingen - Im Sternbild Pictor, etwa 42 Lichtjahre von der Erde entfernt, liegt der Stern HD 40307. Er ist etwa ein Fünftel leichter als unsere Sonne, an der Oberfläche außerdem etwas kühler - und wird von sechs Planeten umkreist. Einer von ihnen fasziniert Astronomen nun besonders: HD 40307 g hat genau den richtigen Abstand zu seinem Zentralgestirn, dass auf seiner Oberfläche milde Temperaturen herrschen könnten - und damit lebensfreundliche Bedingungen mit flüssigem Wasser und einer stabilen Atmosphäre.

"Es gibt keinen Grund, weshalb der Planet kein erdähnliches Klima entwickeln kann", sagt Guillem Anglada-Escudé von der Universität Göttingen. Zusammen mit Kollegen, darunter Mikko Tuomi von der Universität im britischen Hertfordshire, berichtet er in einer kommenden Ausgabe des Fachblatts "Astronomy and Astrophysics" von der Entdeckung: Drei Gesteinsplaneten des Systems hatten Astronomen bereits im Jahr 2008 gefunden, drei weitere konnte das Wissenschaftlerteam jetzt identifizieren. Und unter diesen Neufunden ist HD 40307 g.

Mit einer Masse, die etwa siebenmal so groß ist wie die der Erde, gehört der Planet zu den sogenannten Super-Erden. Solche Gesteinsplaneten sind definitionsgemäß zwar schwerer als die Erde, aber leichter als Uranus, der kleinste Vertreter der per se sehr viel größeren Gasplaneten.

HD 40307 g benötigt für einen Umlauf um seinen Stern etwa 200 Tage und befindet sich in einem Abstand zu ihm, der knapp zwei Drittel der Distanz zwischen Erde und Sonne beträgt. Damit liegt er mitten in der sogenannten habitablen Zone seines Sterns, also in einer Entfernung, in der er genau so viel Energie von seiner Sonne abbekommt, dass auf ihm günstige Bedingungen für Leben herrschen könnten.

Außerdem sei es sehr wahrscheinlich, dass der Planet um seine eigene Achse rotiere, erläutern die Forscher. Dadurch entstehe eine Art Tag-Nacht-Effekt, was die Ähnlichkeit zur Erde verstärke.

Daten neu ausgewertet - auf der Suche nach Taumelbewegungen

Bei den drei früher entdeckten Planeten, die von den Forschern HD 40307 b, c und d genannt worden waren, sah die Sache ganz anders aus: Sie umkreisen ihren Stern in einer so geringen Entfernung, dass sie extrem heiß sind und flüssiges Wasser auf ihnen nicht existieren kann. Da dieses jedoch als Voraussetzung für erdähnliches Leben gilt, ist die Chance, dass sich auf diesen Planeten derartiges Leben entwickelt hat, sehr gering.

Das Gleiche gilt für HD 40307 e und f, die beiden kleineren der neu entdeckten Planeten: Ihr Abstand zu ihrem Stern beträgt nicht einmal ein Viertel der Strecke zwischen Erde und Sonne, und sie umkreisen ihn in nur 34 und 51 Tagen.

Entdeckt haben die Astronomen die drei Planeten, indem sie Daten des Harps-Spektrografen am La-Silla-Observatorium der Europäischen Südsternwarte in Chile mit einem neuen Verfahren ausgewertet haben. Damit konnten sie selbst sehr geringe Taumelbewegungen des Sterns HD 40307 erfassen, die durch die Schwerkraft seiner sechs Planeten hervorgerufen wurden.

Bisher seien nur sehr wenige Planetensysteme bekannt, die mehr als fünf Planeten beheimateten, schreiben die Wissenschaftler. Dazu gehören das System um HD 10180, einen Stern im Sternbild Kleine Wasserschlange, das um Kepler-11 im Sternbild Schwan und natürlich das Sonnensystem.

Mit dem hier verwendeten Verfahren könne man zwar beispielsweise Umlaufbahn und Masse von Exoplaneten gut berechnen. Wie diese Planeten aber konkret aussehen, aus welchem Gestein sie bestehen, ob und wenn ja wie viel Wasser sie enthalten und wie ihre Atmosphäre zusammengesetzt ist, könne man aus den Daten allerdings nicht schlussfolgern, kommentieren die Wissenschaftler.

Um also wirklich bestätigen zu können, dass HD 40307 g ein lebensfreundlicher Planet ist, müsse man warten, bis es direkte Messungen und Beobachtungen gibt.

chs/dapd

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Methoden der Planetenjagd
Die Suche nach der zweiten Erde
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.
Fotostrecke
Exoplaneten: Suche nach der zweiten Erde