Der Exoplanet TRAPPIST-1 d fasziniert Astronomen, die nach möglicherweise bewohnbaren Welten außerhalb unseres Sonnensystems suchen, da er ähnlich groß wie die Erde ist, aus Gestein besteht und sich in einem Bereich um seinen Stern befindet, in dem flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche theoretisch möglich ist. Laut einer neuen Studie, die Daten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA/ESA/CSA verwendet, verfügt er jedoch nicht über eine erdähnliche Atmosphäre.
Eine Pressemitteilung der europäischen Raumfahrtagentur ESA.
Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience/Webb, 13. August 2025
Eine schützende Atmosphäre, eine freundliche Sonne und viel flüssiges Wasser – die Erde ist ein besonderer Ort. Mit den beispiellosen Fähigkeiten des Webb-Teleskops wollen Astronomen herausfinden, wie besonders und selten unser Heimatplanet tatsächlich ist. Kann diese gemäßigte Umgebung auch anderswo existieren, sogar um einen anderen Sterntyp herum? Das TRAPPIST-1-System bietet eine spannende Gelegenheit, dieser Frage nachzugehen, da es sieben erdgroße Welten umfasst, die den häufigsten Sterntyp in der Galaxie umkreisen: einen roten Zwerg.
„Letztendlich wollen wir wissen, ob es anderswo eine Umgebung gibt, die der auf der Erde ähnelt, und unter welchen Bedingungen. weil das James-Webb-Weltraumteleskop uns erstmals die Möglichkeit gibt, diese Frage bei erdähnlichen Planeten zu untersuchen, können wir zum jetzigen Zeitpunkt TRAPPIST-1 d von der Liste der potenziellen Zwillinge oder Cousins der Erde streichen“, sagte Caroline Piaulet-Ghorayeb von der University of Chicago und dem Trottier Institute for Research on Exoplanets (IREx) an der Université de Montréal, Hauptautorin der in The Astrophysical Journal veröffentlichten Studie
Der Planet TRAPPIST-1 d
Bildbeschreibung: Illustration eines Planeten vor einem Stern. Der Stern zeigt auf der einen Seite eine große Eruption und weitere rote Strahlen, die von seiner südlichen Hemisphäre ausgehen. Im Hintergrund sind zwei weitere Planeten zu sehen.
Credit: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI). License: CC BY 4.0 INT or ESA Standard Licence
Das TRAPPIST-1-System ist 40 Lichtjahre entfernt und offenbarte sich 2017 dank Daten des außer Dienst gestellten Spitzer-Weltraumteleskops der NASA und anderer Observatorien als Rekordhalter für die meisten erdgroßen Gesteinsplaneten um einen einzelnen Stern. Da es sich bei diesem Stern um einen lichtschwachen, relativ kalten Roten Zwerg handelt, liegt die „habitable Zone“ – der Bereich in dem die Temperatur des Planeten genau richtig sein könnte, um flüssiges Oberflächenwasser zu ermöglichen – viel näher am Stern als in unserem Sonnensystem. TRAPPIST-1 d, der dritte Planet des Roten Zwergsterns, liegt an der Schwelle zu dieser gemäßigten Zone, doch sein Abstand zu seinem Stern beträgt nur 2 Prozent des Abstands der Erde von der Sonne. TRAPPIST-1 d vollendet eine vollständige Umlaufbahn um seinen Stern, sein Jahr, in nur vier Erdentagen.
Webbs NIRSpec-Instrument (Nahinfrarot-Spektrograph) konnte auf TRAPPIST-1 d keine in der Erdatmosphäre häufig vorkommenden Moleküle wie Wasser, Methan oder Kohlendioxid nachweisen. Piaulet-Ghorayeb skizzierte für den Exoplaneten jedoch mehrere Punkte, die für weitere Untersuchungen offen sind.
„Es gibt mehrere mögliche Gründe, warum wir um TRAPPIST-1 d keine Atmosphäre entdecken konnten. Er könnte eine extrem dünne Atmosphäre haben, die schwer zu erkennen ist, ähnlich wie beim Mars. Alternativ könnten sehr dichte Wolken in großer Höhe die Erkennung spezifischer atmosphärischer Signaturen blockieren – ähnlich wie bei der Venus. Oder es könnte sich um einen kargen Felsen ohne jegliche Atmosphäre handeln“, sagte Piaulet-Ghorayeb.
Die Stern TRAPPIST-1
Diese Abbildung zeigt die sieben TRAPPIST-1-Planeten, wie sie von der Erde aus mit einem fiktiven, unglaublich leistungsstarken Teleskop aussehen könnten. Die Größen und relativen Positionen sind maßstabsgetreu: Es handelt sich um ein so kleines Planetensystem, dass seine Sonne, TRAPPIST-1, kaum größer ist als unser Planet Jupiter, und alle Planeten haben fast die Größe der Erde. Ihre Umlaufbahnen liegen alle genau innerhalb der Bahndistanz unseres innersten Planeten Merkur in unserem Sonnensystem. Mit solch kleinen Umlaufbahnen durchlaufen die TRAPPIST-1-Planeten ein Jahr in wenigen Erdentagen: 1,5 für den innersten Planeten, TRAPPIST-1b, und 20 für den äußersten, TRAPPIST-1h. Diese besondere Anordnung von Planeten mit einem Doppeltransit spiegelt die tatsächliche Konfiguration des Systems während der 21-tägigen Beobachtungen des NASA-Weltraumteleskops Spitzer Ende 2016 wider. Das System wurde durch Beobachtungen des NASA-Weltraumteleskops Spitzer, des erdgebundenen TRAPPIST-Teleskops (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) sowie weiterer erdgebundener Observatorien entdeckt. Das System wurde nach dem TRAPPIST-Teleskop benannt.
Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC). License: ESA Standard Licence
Was auch immer auf TRAPPIST-1 d zutrifft, es ist hart, ein Planet im Orbit eines roten Zwergsterns zu sein. TRAPPIST-1, der Mutterstern des Systems, ist bekannt für seine Unbeständigkeit und setzt häufig hochenergetische Strahlung frei, die die Atmosphäre seiner kleinen Planeten zerstören kann, insbesondere derjenigen, die ihm am nächsten kommen. Dennoch sind Wissenschaftler motiviert, nach Anzeichen von Atmosphären auf den TRAPPIST-1-Planeten zu suchen, da rote Zwergsterne die häufigsten Sterne in unserer Galaxie sind. Wenn Planeten hier unter Wellen harter Sternstrahlung eine Atmosphäre bewahren können, könnten sie es, wie man so schön sagt, überall schaffen.
„Webbs empfindliche Infrarotinstrumente ermöglichen es uns erstmals, in die Atmosphären dieser kleineren, kälteren Planeten einzutauchen“, sagte Björn Benneke vom IREx an der Université de Montréal, ein Co-Autor der Studie. „Wir stehen erst am Anfang, Webb zu nutzen, um nach Atmosphären auf erdgroßen Planeten zu suchen und die Grenze zwischen Planeten, die eine Atmosphäre halten können, und solchen, die das nicht können, zu ziehen.“
Die äußeren TRAPPIST-1 Planeten
Die Beobachtungen der äußeren TRAPPIST-1-Planeten durch Webb laufen noch, was sowohl Potenzial als auch Gefahren birgt. Einerseits, so Benneke, könnten die Planeten e, f, g und h aufgrund ihrer größeren Entfernung von den energiereichen Eruptionen ihres Muttersterns eine höhere Wahrscheinlichkeit für eine Atmosphäre aufweisen. Ihre Entfernung und die kältere Umgebung erschweren jedoch die Erkennung atmosphärischer Signaturen, selbst mit Webbs Infrarotinstrumenten.
„Für die Atmosphären um die TRAPPIST-1-Planeten ist noch nicht alle Hoffnung verloren“, sagte Piaulet-Ghorayeb. „Obwohl wir bei Planet d keine große, deutliche atmosphärische Signatur gefunden haben, besteht dennoch die Möglichkeit, dass die äußeren Planeten viel Wasser und andere atmosphärische Komponenten enthalten.“
„Unsere Detektivarbeit hat gerade erst begonnen. Während sich TRAPPIST-1 d als karger Felsbrocken erweisen könnte, der von einem grausamen roten Stern erleuchtet wird, könnten die äußeren Planeten TRAPPIST-1e, f, g und h dennoch dichte Atmosphären besitzen“, fügte Ryan MacDonald hinzu, ein Co-Autor der Studie, der jetzt an der University of St Andrews in Großbritannien und zuvor an der University of Michigan forscht. „Dank Webb wissen wir nun, dass TRAPPIST-1 d alles andere als eine gastfreundliche Welt ist. Wir lernen, dass die Erde im Kosmos weiter eine besondere Rolle spielt.“
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Release on esawebb.org
Science paper
Das NIRSpec-Instrument ist der wichtigste Nahinfrarot-Spektrograph an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops und wird von der ESA bereitgestellt.
NIRSpec ermöglicht Wissenschaftlern die Untersuchung von Objekten, die in Gas- und Staubhüllen eingebettet sind, um mehr über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu erfahren und die Atmosphären von Exoplaneten zu charakterisieren, um festzustellen, ob dort Wasser vorhanden ist.
Das Hauptziel von NIRSpec ist die Durchführung umfangreicher spektroskopischer Untersuchungen astronomischer Objekte wie Sterne oder entfernter Galaxien. Möglich wird dies durch den leistungsstarken Multi-Objekt-Spektroskopiemodus. Dieser nutzt etwa eine Viertelmillion winziger konfigurierbarer Blenden, die jeweils etwa so groß wie ein menschliches Haar sind, um gleichzeitige spektroskopische Beobachtungen mehrerer Quellen in einer einzigen Belichtung durchzuführen. In diesem Modus kann Webb Spektren von bis zu 200 Zielen gleichzeitig erfassen, was eine sehr effiziente Nutzung der wertvollen Beobachtungszeit von Webb ermöglicht.
NIRSpec bietet außerdem Integralfeld- und Festspaltspektroskopiemodi, die detaillierte Untersuchungen einzelner astronomischer Objekte ermöglichen.
Credit: ESA/ATG medialab. License: ESA Standard Licence
Weitere Informationen
Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All gebracht wurde. Im Rahmen einer internationalen Kooperationsvereinbarung stellte die ESA den Start des Teleskops mit der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung der Ariane-5-Adaptionen für die Webb-Mission sowie für die Beschaffung des Startdienstes durch Arianespace verantwortlich. Die ESA stellte außerdem den leistungsstarken Spektrographen NIRSpec und 50 % des Mittelinfrarot-Instruments MIRI zur Verfügung, das von einem Konsortium national finanzierter europäischer Institute (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit dem JPL und der University of Arizona entwickelt und gebaut wurde.
Webb ist eine internationale Partnerschaft zwischen der NASA, der ESA und der Canadian Space Agency (CSA).
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