100 Milliarden Planeten

Ein Team von Astronomen am California Institute of Technology ist nach einer Untersuchung eines Sternsystems um einen Zwergstern der Spektralklasse M zu dem Ergebnis gekommen, dass im Schnitt ein Planet pro Stern in unserer Galaxis existiert.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: California Institute of Technology.

NASA/Ames/JPL-Caltech
Das Kepler-Teleskop (Illustration)
(Bild: NASA/Ames/JPL-Caltech)

Die Wissenschaftler um Jonathan Swift vom Caltech bedienten sich bei ihrer Studie des Weltraumteleskops Kepler und des Keck-Observatoriums auf dem Mauna Kea auf Hawaii.

Das Team kam zu dieser Schlussfolgerung nach der genauen Untersuchung eines Sterns namens Kepler-32. In diesem System, welches durch das Weltraum-Teleskop Kepler entdeckt worden war, kreisen fünf Planeten um einen roten Zwergstern. Rote Zwerge des M- (bzw. K-) Typs gelten als die am häufigsten vorkommende Sternenklasse in der Milchstraße. Das besondere an Kepler-32 ist, dass die Umlaufbahnen der fünf Planeten von uns aus direkt von der Kante beobachtet werden können. Dadurch lassen sich mit Hilfe der Transitmethode genaue Rückschlüsse ziehen, was die Umlaufzeiten, die Massen der Planeten und andere Parameter betrifft. Bei der Transitmethode wird der Lichtabfall des Zentralsterns gemessen, wenn ein Planet zwischen ihm und einem Beobachter herzieht. Gerade die Orientierung des Systems Kepler-32 hat es den Astronomen ermöglicht, besonders detailreiche Untersuchungen vorzunehmen.

Als Basis der Annahme kalkulierten die Wissenschaftler die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens solcher Sternsysteme mit Zwergen der M-Klasse, die wir von der Seite sehen. Dann kombinierten sie das Ergebnis mit der Anzahl der Systeme, die das Weltraumteleskop Kepler entdecken kann. So kamen sie zu dem Ergebnis, dass es im Durchschnitt einen Planeten pro Stern in unserer Milchstraße gibt. Allerdings halten sie ihre Schätzung selber für konservativ. Jonathan Swift sagt dazu, eine weitere Berechnung, für die man auch Ergebnisse anderer Analysen heranziehe, führe zu einer Schätzung von zwei Planeten pro Stern.

Planetensysteme wie Kepler-32 unterscheiden sich stark von unserem Sonnensystem: Die Sterne sind kleiner und kühler als die Sonne. Im Durchschnitt beträgt die Masse eines roten Zwergsternes etwa 10% der Masse unserer Sonne und seine Oberflächentemperatur liegt zwischen 2.200 und 3.800 Kelvin (Sonne: 5.500 Kelvin). Das System Kepler-32 ist auch als Ganzes sehr klein: Es würde – auf unser Sonnensystem übertragen – noch in die Merkurbahn passen. Da, wie oben schon angeklungen, wahrscheinlich bis zu 70% aller Sterne in unserer Galaxis Rote Zwergsterne sind, kann man diesen Befund nach Aussagen des beteiligten Wissenschaftlers John Johnson als Hinweis darauf werten, dass unser Sonnensystem eine Ausnahme darstellt.

Die Planeten bei Kepler-32 liegen also sehr nah an ihrem Heimatstern. Trotzdem könnten sie Leben tragen. Denn wegen der viel niedrigeren Temperaturen liegen die sogenannten habitablen Zonen, also die Bereiche um die Sterne, in denen flüssiges Wasser vorkommen kann, bei Roten Zwergen viel weiter innen als in unserem Sonnensystem. Allerdings kommt dann ein weiteres Problem hinzu: Die erforderliche große Nähe zum Heimatstern würde dazu führen, dass ein umkreisender Planet gravitativ gebunden wäre, d.h. eine Seite des Planeten wäre immer dem Stern zu- und die andere immer abgewandt. Die daraus resultierenden extremen Temperaturunterschiede würden zu starken Turbulenzen und immensen Ausgleichsströmungen in einer eventuell vorkommenden Atmosphäre führen.

Weiterhin bleibt die Frage nach der Entstehung derartiger Planetensysteme. Laut den Analysen der Wissenschaftler am Caltech muss zum Zeitpunkt der Entstehung des Sterns die Masse der protoplanetaren Scheibe innerhalb eines kleinen Radius um den entstehenden Stern bei etwa drei Jupitermassen gelegen haben. Allerdings kann nach den Erkenntnissen der Astronomen eine solche Masse nicht in einen derartig kleinen Radius um einen Stern zusammengepresst werden. Daher gehen die Astronomen davon aus, dass die Planeten weiter außerhalb des Systems entstanden und dann nach innen gewandert sind.

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