Ein Astronomenteam der ESO (European Southern Obeservatory) um den bekannten Exoplaneten-Jäger Michel Mayor hat im 20 Lichtjahre entfernten Sonnensystem Gliese 581 den mit weniger als zwei Erdmassen bisher leichtesten Exoplaneten entdeckt. Zudem konnte der Orbit des bekannten Planeten Gliese 581 d neu bestimmt werden. Das Ergebnis: Der Exoplanet liegt mitten in der habitablen Zone.
Ein Beitrag von Timo Lange. Quelle: ESO.
(Bild: ESO)
Im Jahr 1995 gelang dem Astronomen Michel Mayor zusammen mit seinem Kollegen Didier Queloz eine damals sensationelle Entdeckung: Die erste Beobachtung eines Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. 14 Jahre später ist Mayor der Leiter der HARPS-Gruppe. HARPS steht für High Accuracy Radial velocity Planet Searcher und bezeichnet einen hochpräzisen Echelle-Spektrographen, der am 3,6-Meter Teleskop am La Silla Oberservatorium in Chile installiert ist. Seit HARPS im Jahr 2002 seine Arbeit aufnahm, konnten mit seiner Hilfe durch präzise Messungen der Radialgeschwindigkeit nahegelegener Sterne rund zwei Dutzend Exoplaneten identifiziert werden.
Das System Gliese 581
Unter dieser Vielzahl von Exoplaneten stand immer wieder das Planetensystem um den roten Zwergstern der Spektralklasse M, Gliese 581, im Zentrum der öffentlichen Aufmerksamkeit. Im Vergleich zur Sonne ist Gliese 581 relativ klein. Seine Masse beträgt nur rund ein Drittel der unserer Sonne und die Leuchtkraft ist sogar um das hunderfache geringer. Diese geringe Leuchtkraft ermöglicht es, dass flüssiges Wasser noch sehr nah an dem Stern existieren kann – dies bezeichnet die sogenannte habitable Zone. Während sich die habitable Zone in unserem Sonnensystem ungefähr zwischen 0,8 und 1,5 AU (Astronomischen Einheiten) Entfernung zur Sonne erstreckt, kann im Fall von Gliese 581 flüssiges Wasser schon in einer Entfernung von weniger als 0,1 AU bis hin zu 0,5 AU auf der Oberfläche von etwaigen Planeten existieren. Dieser Sachverhalt macht es wesentlich leichter, Exoplaneten, die sich in der habitablen Zone befinden, auf Grund ihrer Schwerkraftwirkung auf den Zentralstern auszumachen.
Nachdem schon seit 2005 die Anwesenheit eines Exoplaneten im Gliese-581-System bekannt gewesen war, gelang es der HARPS-Gruppe 2007 zwei weitere Planeten zu identifizieren: Gliese 581 c und Gliese 581 d. Das Medienecho war damals groß, da es zunächst so schien, als würde Gliese 581 c, ein Planet mit nur 5 Erdmassen, am inneren Rand der habitablen Zone liegen. Zum ersten Mal in der Geschichte schien es so, als hätte man einen Planeten außer der Erde gefunden, auf dem es zumindest potentiell Leben geben könnte.
Doch währte die Freude an Gliese 581 c nicht sehr lange: Schnell wurden Einwände laut, die geltend machten, dass es auf Gliese 581 c doch zu heiß sein müsste. Wenn der Planet eine Atmosphäre haben sollte, und diese wäre für Leben unabdingbar, würde es in dieser Atmosphäre auch Treibhausgase geben. Deren Anwesenheit würde zu einem sich selbst verstärkenden Treibhauseffekt führen und schließlich lebensfeindliche Bedingungen, denen auf der Venus nicht unähnlich, herstellen.
Der Planet Gliese 581 d
Nachdem sich diese Sichtweise durchgesetzt hatte, gelangte der weiter außen gelegene Planet Gliese 581 d erneut in den Fokus bei der Suche nach habitablen Exoplaneten. Dieser lag zwar leicht außerhalb der habitablen Zone, aber dennoch waren die Bedingungen noch nicht so schlecht, als dass einfaches Leben nicht mehr vorstellbar gewesen wäre – ebenfalls einen Treibhauseffekt vorausgesetzt. Die neueste Bestimmung des Orbits des Planeten durch die HARPS-Gruppe deutet nun aber darauf hin, dass Gliese 581 d wesentlich näher am Zentralstern seine Bahnen zieht und damit mitten in der habitablen Zone wäre. Doch kann es auf Gliese 581 d wirklich Leben geben?
Diese Frage muss im Moment noch unbeantwortet bleiben, vor allem, weil es mit der angewandten Entdeckungsmethode nicht möglich ist, die Masse genau zu bestimmen. Da man die Inklination der Planetenbahn nicht kennt, ist es nur möglich eine Mindestmasse anzugeben. Diese liegt im Fall von Gliese 581 d bei etwas mehr als der siebenfachen Masse der Erde. Daher wäre es durchaus möglich, dass Gliese 581 d keine feste Oberfläche hat und eher dem Planeten Neptun ähnelt, als der Erde. Eine andere Möglichkeit wäre hingegen, dass Gliese 581 d weiter außen im Sonnensystem als großer Eisplanet entstanden und anschließend weiter nach innen gewandert ist. Sollte dieses Migrationsszenario stimmen, könnten es sich bei Gliese 581 d um einen übergroßen Ozeanplaneten handeln, auf dem zumindest aquatisches Leben möglich wäre.
Der kleinste bekannte Exoplanet
Doch bei dieser faszinierenden Entdeckung machte die HARPS-Gruppe nicht halt. Zusammen mit den neuen Daten zu Gliese 581 d konnte die Entdeckung eines weiteren Planeten, Gliese 581 e, am Montag im Rahmen der European Week of Astronomy and Space Science an der University of Hertfordshire bekannt gegeben werden. Dieser neue Planet hat eine Mindestmasse von nur 1,96 Erdmassen und hält damit den Rekord als leichtester bekannter Exoplanet. Zwar befindet sich Gliese 581 e sehr nah an seinem Stern, doch demonstriert die Entdeckung eindruckvoll die Möglichkeiten des HARPS-Spektrographen. Potentiell wäre mit der verfügbaren Technologie die Entdeckung eines kleinen, erdmasseschweren Exoplaneten in der habitablen Zone um einen M-Zwerg wie Gliese 581 möglich. In einigen Jahren wird dies mit dem Einsatz neuer Teleskope, wie dem geplanten Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, und der Weiterentwicklung der Technologie auch für sonnenähnliche Sterne möglich sein. Doch zunächst ist geplant, ein dem HARPS-Spektrographen ähnliches System auch auf der Nordhalbkugel zu installieren, da bisher nur der südliche Himmel in den Blick genommen werden konnte. Die Entdeckung weiterer hochinteressanter Sonnensysteme wird daher nicht lange auf sich warten lassen.
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