Quelle: ESO / Blogpost von Alejandro Izquierdo López , 20. Februar 2026

Die bewohnbare oder „habitable“ Zone verstehen
Jedes Jahr entdecken wir neue Exoplaneten. Was vor 30 oder sogar 20 Jahren noch eine unglaubliche Leistung war, ist heute fast schon Routine. Wir haben über 6000 Planeten entdeckt, die andere Sterne als die Sonne umkreisen, mindestens 330 davon mit ESO-Teleskopen in den Observatorien La Silla und Paranal.

Was Astronomen und die Öffentlichkeit gleichermaßen davon träumen, auf einem dieser Planeten zu bestätigen, ist das, was als Schlüsselelement für Leben gilt: stabiles flüssiges Wasser an der Oberfläche des Planeten. Damit Oberflächenwasser in flüssigem Zustand vorliegt, darf ein Exoplanet weder zu weit entfernt (zu kalt) noch zu nah (zu heiß) an seinem Mutterstern liegen. Er muss in einer gemäßigten Zone umkreisen, die als „bewohnbare zirkumstellare Zone“ oder einfach „habitable Zone“ bezeichnet wird. Da Sterne unterschiedliche Typen, Größen und Massen haben, hat jeder Stern seine eigene bewohnbare Zone.
Teleskope auf der ganzen Welt haben etwa 70 Exoplaneten in der bewohnbaren Zone von Sternen gefunden, aber nur etwa 30 davon wären Gesteinsplaneten wie die Erde, auf denen Ozeane existieren könnten. Das bedeutet jedoch nicht, dass dort garantiert Leben zu finden ist. Beispielsweise umkreisen Planeten wie Venus oder Mars die Sonne innerhalb der Grenzen ihrer bewohnbaren Zone, aber dort Leben zu finden, erscheint sehr unwahrscheinlich. Was brauchen wir noch, damit ein Planet wirklich bewohnbar ist?

Das richtige Maß an Verzweiflung: Reicht die bewohnbare Zone aus?
Selbst wenn sich ein Planet in der bewohnbaren Zone befindet, ist seine Oberflächentemperatur möglicherweise nicht immer so „gemäßigt“, wie wir es uns wünschen würden. Der Planet HD 20794 d beispielsweise ist eine „Supererde“, die 20 Lichtjahre entfernt ist. Er wurde im Januar 2025 dank einer Kombination aus Instrumenten des Very Large Telescope der ESO und des 3,6-Meter-Teleskops der ESO entdeckt. Die Umlaufbahn dieses Planeten ist jedoch so elliptisch, dass er sich im Laufe seines Jahres aus der bewohnbaren Zone herausbewegt, was zu einem extrem langen „Winter” führt, der, gelinde gesagt, nicht sehr lebensfreundlich ist.

Aber selbst bei einer perfekten Umlaufbahn wäre die Temperatur möglicherweise nicht angenehm. Im Jahr 2013 entdeckten Astronomen mit dem 3,6-Meter-Teleskop der ESO drei Planeten im 22 Lichtjahre entfernten System Gliese 667C, die alle innerhalb der habitablen Zone liegen. Seitdem haben wir entdeckt, dass Gliese 667Cf gezeitengebunden ist: Obwohl er sich dreht, ist eine seiner Seiten immer dem Stern zugewandt, wodurch sie verbrannt ist, während die andere Seite permanent im Schatten liegt und kalt ist. Dort könnte Leben, wie wir es kennen, nur in einem Bereich zwischen der hellen und der dunklen Seite gedeihen oder wenn Windströmungen die Wärme gleichmäßig über den Planeten verteilen.

Wirklich bewohnbare Planeten sollten auch über ein Magnetfeld und eine Atmosphäre verfügen, die das Leben vor kosmischer Strahlung schützen, einschließlich der Strahlung, die vom Mutterstern ausgeht. Im Jahr 2016 entdeckten Astronomen mit dem TRAPPIST-Teleskop am La Silla-Observatorium der ESO drei Planeten in der bewohnbaren Zone des ultrakühlen Zwergsterns TRAPPIST 1. Seitdem haben wir erfahren, dass der Planet TRAPPIST1b nicht nur gezeitengebunden ist und starker Strahlung ausgesetzt ist, sondern auch keine Spur einer Atmosphäre aufweist – nicht gerade der beste Ort für Leben. Es ist nicht bekannt, ob die beiden anderen Planeten eine Atmosphäre haben, die die Strahlung ihres Sterns abhalten kann.

Strahlung ist auch eine der Gefahren für Planeten, die M-Sterne umkreisen, die häufigsten Sterne im Universum. M-Sterne haben bewohnbare Zonen, die sehr nahe an ihrer kühlen Oberfläche liegen, wodurch die Planeten den starken Sonneneruptionen ausgesetzt sind, die diese sehr aktiven Sterne häufig hervorbringen. Proxima Centauri b, unsere nächstgelegene potenzielle zweite Heimat außerhalb des Sonnensystems, umkreist einen solchen Stern. Dieser Exoplanet zieht aus unserer Sicht nicht vor seinem Mutterstern vorbei, sodass wir das Licht des Sterns nicht durch die Atmosphäre des Planeten hindurch sehen können, was uns daran hindert, seine Zusammensetzung leicht zu entschlüsseln.

Selbst wenn Planeten kreisförmige Umlaufbahnen in der bewohnbaren Zone und eine Atmosphäre haben, kann ein Exoplanet dennoch eine Höllenlandschaft sein – man denke nur an unseren Nachbarn Venus. Tatsächlich wäre Leben auf der Erde ohne viele Merkmale unseres Planeten nicht möglich gewesen: von der Plattentektonik, die Energie und Nährstoffe liefert, bis hin zum Alter unserer Sonne, die alt genug ist, damit ein Planet genügend Zeit hat, Leben zu entwickeln, aber nicht so alt, dass sich der Stern in einer stabilen Phase seines Lebens befindet, mit viel Zeit vor sich, in der Leben gedeihen kann. Manche fragen sich daher vielleicht, ob die Erde einfach etwas ganz Besonderes ist?

Ein Hoffnungsschimmer: uns neuen Möglichkeiten öffnen
Im Jahr 2007 entdeckte die ESO den habitablen Planeten Gliese 581c. Da es sich um einen der ersten habitablen Planeten handelte, der jemals gefunden wurde, und er nur 22 Lichtjahre von uns entfernt ist, waren die Astronomen voller Begeisterung. Spätere Messungen ergaben, dass sich der Exoplanet am innersten Rand seiner habitablen Zone befindet und daher wahrscheinlich sehr heiß ist. Gibt es noch Hoffnung für Gliese 581c?

Wenn uns die Erde etwas gelehrt hat, dann ist es, dass Leben extrem widerstandsfähig ist. Auf unserem Planeten wurde Leben an unvorstellbaren Orten gefunden: in den Tiefen der Ozeane, in kochend heißen Quellen, tief unter der Erde, in sauren Gewässern… Diese Organismen, meist Bakterien oder Archaeen, sind Extremophile, die sich auf Gliese 581c oder ähnlichen Planeten leicht zu Hause fühlen könnten. Tatsächlich sind viele Orte auf der Erde nicht gerade einfach zu bewohnen. In den eisigen Gebieten am Nord- oder Südpol gibt es keine einheimische Fauna oder Flora, und in den trockensten Teilen einiger Wüsten der Welt, wie der Atacama, kann das Leben ebenfalls nur schwer gedeihen. Das wirft die Frage auf: Könnte es etwas Besseres als die Erde geben? Einige Forscher glauben, dass ein bewohnbarer Planet mit kleineren Kontinenten, größeren Gebieten mit flachen Ozeanen und etwas wärmeren Temperaturen sogar noch bessere Bedingungen als die Erde bieten könnte, damit Leben gedeihen und sich entwickeln kann.

Wenn wir offen für Möglichkeiten sind, könnte Leben sogar außerhalb der bewohnbaren Zone gefunden werden. Die Schwerkraft des Jupiter beispielsweise ist so stark, dass sie seinen Mond Europa erwärmt, sodass dort sogar in dieser großen Entfernung von der Sonne Ozeane aus flüssigem Wasser existieren können, wenn auch unter der Eiskruste des Mondes und nicht an seiner Oberfläche. Wir könnten uns sogar Lebensformen vorstellen, die sich völlig von unseren unterscheiden, die in Ozeanen aus Ammoniak leben und aus Molekülen bestehen, die wir noch nie gesehen haben, und die in der Lage sind, an Orten zu leben, die sich stark von der Erde unterscheiden. Die Erde bleibt unser einziges Beispiel für einen bewohnbaren Planeten, daher müssen wir unsere Suche vorerst vielleicht auf vertraut aussehende Organismen und Exoplaneten beschränken.

Neue Bemühungen jenseits der habitablen Zone
Über die Suche nach Planeten in der bewohnbaren Zone hinaus konzentrieren sich Astronomen nun darauf, lebensbezogene Elemente nachzuweisen. Gase wie CO₂ und Methan können durch biologische Prozesse entstehen, müssen dies aber nicht unbedingt. Andere Gase wie Dimethylsulfid werden vermutlich ausschließlich von lebenden Organismen produziert – allerdings sind sich nicht alle einig, dass dies als zuverlässiges Biosignal angesehen werden kann. Dies ist ein zentrales Problem: Wie kann man mit Sicherheit nachweisen, dass eine bestimmte spektrale Signatur nicht durch nicht-biologische Prozesse verursacht wird?

Zukünftige Einrichtungen wie das geplante Extremely Large Telescope der ESO versprechen reichhaltigere Daten für die Exobiologieforschung. Es wird uns nicht nur helfen, mehr Planeten in der gemäßigten Zone ihrer Sterne zu finden, sondern auch dabei, die Merkmale aufzudecken, die uns sagen, ob sie wirklich bewohnbar sind. Bei der Interpretation der Daten müssen wir jedoch wachsam bleiben, da Bewohnbarkeit nicht garantiert, dass ein Planet tatsächlich Leben beherbergt.

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• Exoplaneten in habitabler Zone

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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

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

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.“

Links:

• Release on esawebb.org
• Science paper

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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Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience/Webb, 7. August 2025

Es ist nur von der südlichen Hemisphäre der Erde aus sichtbar und besteht aus den beiden sonnenähnlichen Doppelsternen Alpha Centauri A und Alpha Centauri B sowie dem schwach leuchtenden roten Zwergstern Proxima Centauri. Alpha Centauri A ist der dritthellste Stern am Nachthimmel. Obwohl drei Planeten bestätigt sind, die Proxima Centauri umkreisen, erwies sich die Bestätigung weiterer Welten um Alpha Centauri A und Alpha Centauri B als schwierig.

Nun liefern Webbs Beobachtungen mit seinem Mid-Infrared Instrument (MIRI) den bislang stärksten Beweis für einen Gasriesen, der Alpha Centauri A umkreist. Die Ergebnisse wurden in zwei Artikeln in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Sollte dies bestätigt werden, wäre der Planet der erdnächste Planet, der in der habitablen Zone eines sonnenähnlichen Sterns kreist. Da es sich bei dem Planetenkandidaten jedoch um einen Gasriesen handelt, gehen Wissenschaftler davon aus, dass er kein Leben, wie wir es kennen, beherbergen würde.
„Da uns dieses System so nahe ist, würde jeder gefundene Exoplanet unsere beste Gelegenheit bieten, Daten über andere Planetensysteme als unser eigenes zu sammeln. Doch selbst mit dem leistungsstärksten Weltraumteleskop der Welt sind diese Beobachtungen unglaublich anspruchsvoll, weil diese Sterne so hell und nah sind und sich schnell über den Himmel bewegen“, sagte Charles Beichman vom Jet Propulsion Laboratory der NASA und dem NASA Exoplanet Science Institute am IPAC-Astronomiezentrum des Caltech, einer der Erstautoren der neuen Fachartikel. „Webb wurde entwickelt und optimiert, um die entferntesten Galaxien im Universum zu finden. Das Operationsteam des Space Telescope Science Institute musste eine maßgeschneiderte Beobachtungssequenz nur für dieses Ziel entwickeln, und ihr zusätzlicher Aufwand hat sich spektakulär gelohnt.“

Mehrere Runden sorgfältig geplanter Beobachtungen durch Webb, sorgfältige Analysen durch das Forschungsteam und umfangreiche Computermodellierungen führten zu der Feststellung, dass es sich bei der in Webbs Bild sichtbaren Quelle wahrscheinlich um einen Planeten und nicht um ein Hintergrundobjekt (wie eine Galaxie), ein Vordergrundobjekt (einen vorbeiziehenden Asteroiden) oder ein anderes Detektor- oder Bildartefakt handelt.
Die ersten Beobachtungen des Systems fanden im August 2024 statt. Dabei wurde die Koronamaske an Bord von MIRI verwendet, um das Licht von Alpha Centauri A zu blockieren. Obwohl die zusätzliche Helligkeit des nahegelegenen Begleitsterns Alpha Centauri B die Analyse erschwerte, konnte das Team das Licht beider Sterne herausrechnen und so ein Objekt enthüllen, das über 10.000-mal lichtschwächer als Alpha Centauri A ist und etwa die doppelte Entfernung zwischen Sonne und Erde von diesem Stern entfernt ist.
Obwohl die erste Entdeckung aufregend war, benötigte das Forschungsteam weitere Daten, um zu einem eindeutigen Ergebnis zu gelangen. Zusätzliche Beobachtungen des Systems im Februar 2025 und April 2025 (unter Verwendung der Director’s Discretionary Time) ergaben jedoch keine Objekte wie das im August 2024 identifizierte.

„Wir stehen vor dem nicht-mehr-sichtbar-sein eines Planeten! Um dieses Rätsel zu lösen, haben wir mithilfe von Computermodellen Millionen möglicher Umlaufbahnen simuliert und dabei sowohl die Erkenntnisse aus der Beobachtung des Planeten als auch aus der Zeit ohne Beobachtung berücksichtigt“, sagte Doktorand Aniket Sanghi vom California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien. Sanghi ist Co-Erstautor der beiden Artikel, die die Forschung des Teams behandeln.
In diesen Simulationen berücksichtigte das Team sowohl die Sichtung eines potenziellen Exoplanetenkandidaten durch das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte im Jahr 2019 als auch die neuen Daten von Webb. Zudem wurden Umlaufbahnen berücksichtigt, die in Gegenwart von Alpha Centauri B gravitativ stabil wären, d. h. der Planet würde nicht aus dem System geschleudert.
Die Forscher halten eine Nichtentdeckung in der zweiten und dritten Beobachtungsrunde mit Webb für nicht überraschend.
„Wir stellten fest, dass sich der Planet in der Hälfte der simulierten Umlaufbahnen zu nahe an den Stern bewegte und für Webb sowohl im Februar als auch im April 2025 nicht sichtbar gewesen wäre“, sagte Sanghi. Basierend auf der Helligkeit des Planeten in den Beobachtungen im mittleren Infrarot und den Umlaufbahnsimulationen gehen die Forscher davon aus, dass es sich um einen Gasriesen mit etwa der Masse des Saturn handeln könnte, der Alpha Centauri A auf einer elliptischen Bahn umkreist, die zwischen dem ein- und zweifachen Abstand zwischen Sonne und Erde variiert.
„Dies sind einige der anspruchsvollsten Beobachtungen, die wir bisher mit dem Koronographen von MIRI durchgeführt haben“, sagte Pierre-Olivier Lagage vom CEA in Frankreich, Mitautor der Artikel und französischer Leiter der Entwicklung von MIRI. „Als wir das Instrument entwickelten, waren wir gespannt, was wir um Alpha Centauri herum entdecken würden, und ich bin gespannt, was es uns als Nächstes offenbaren wird!“
„Sollte sich die Existenz des potenziellen Planeten im Webb-Bild von Alpha Centauri A bestätigen, wäre dies ein Meilenstein in der Exoplaneten-Bildgebung“, sagt Sanghi. „Von allen bisher direkt abgebildeten Planeten wäre dieser seinem Stern am nächsten. Er ähnelt in Temperatur und Alter den Riesenplaneten unseres Sonnensystems am meisten und ist unserer Heimat, der Erde, am nächsten“, sagt er. „Seine Existenz in einem System zweier eng beieinander liegender Sterne würde unser Verständnis davon, wie Planeten in chaotischen Umgebungen entstehen, überleben und sich entwickeln, in Frage stellen.“
Sollten die Ergebnisse des Teams durch weitere Beobachtungen bestätigt werden, könnten sie die Zukunft der Exoplanetenforschung verändern.

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• Science paper
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Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All geschossen 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 bereit, 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 NASA, ESA und der Canadian Space Agency (CSA).

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Quelle: Max-Planck-Gesellschaft 3. Februar 2023.

3. Februar 2023 – Auf einem neu entdeckten Exoplaneten könnte sich die Suche nach Leben lohnen. Analysen eines Teams um die Astronomin Diana Kossakowski des Max-Planck-Instituts für Astronomie beschreiben einen Planeten, der seinen Heimatstern, den roten Zwergstern Wolf 1069, in der habitablen Zone umkreist. Das heißt, auf ihm könnten Temperaturen herrschen, bei denen es flüssiges Wasser geben kann. Außerdem hat der Planet namens Wolf 1069 b eine erdähnliche Masse. Es dürfte sich um einen Gesteinsplaneten handeln, der möglicherweise auch eine Atmosphäre besitzt. Das macht den Planeten zu einem der wenigen viel­versprechenden Ziele für die Suche nach Anzeichen für lebensfreundlich Bedingungen und Biosignaturen.

Wenn Astronominnen und Astronomen nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems suchen, haben sie es ganz besonders auf erdähnliche Himmelskörper abgesehen. Von den mehr als 5000 Exoplaneten, die sie bisher entdeckt haben, besitzen nur etwa ein Dutzend eine erdähnliche Masse und befinden sich in der habitablen Zone eines Sterns, also dem Bereich in einem Planetensystem, in dem flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche vorhanden sein kann. Mit Wolf 1069 b ist die Zahl solcher Exoplaneten, auf denen sich Leben entwickelt haben könnte, um einen Kandidaten gewachsen.

Ein Planet mit ewigem Tag und ewiger Nacht
Solche massearmen Planeten aufzuspüren, ist immer noch eine große Herausforderung. Diana Kossakowski und ihr Team vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg haben sich dieser Aufgabe im Rahmen des Carmenes-Projekts angenommen, in dem für die Suche nach potenziell lebensfreundlichen Welten eigens ein Instrument entwickelt wurde. Diese Apparatur setzt das Carmenes-Team am Calar-Alto-Observatorium in Spanien ein. „Als wir die Daten des Sterns Wolf 1069 auswerteten, entdeckten wir ein deutliches Signal mit geringer Amplitude, das auf einen Planeten von etwa Erdmasse hindeutet“, sagt Diana Kossakowski. „Er umkreist den Stern innerhalb von 15,6 Tagen in einer Entfernung, die einem Fünfzehntel des Abstands zwischen Erde und Sonne entspricht.“ Die Ergebnisse der Studie wurden nun in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Demnach ist die Oberfläche des Zwergsterns relativ kühl und erscheint dadurch orange-rötlich. „Dadurch verschiebt sich die sogenannte habitable Zone nach innen“, erläutert Kossakowski. Trotz der geringen Entfernung zum Zentralstern empfängt der Planet Wolf 1069 b daher nur etwa 65 Prozent der Strahlungsleistung, die die Erde von der Sonne erhält. Diese besonderen Bedingungen machen Planeten um rote Zwergsterne wie Wolf 1069 potenziell lebensfreundlich. Zudem teilen sie wahrscheinlich eine besondere Eigenschaft. Ihre Rotation ist nämlich vermutlich an ihre Umlaufbahn um den Zentralstern gebunden. Mit anderen Worten, der Planet wendet seinem Zentralstern immer dieselbe Seite zu. Dort herrscht also ewiger Tag, während auf der anderen Seite immer Nacht ist. Das ist auch der Grund, warum wir immer die gleiche Seite des Mondes sehen.

Klimasimulationen für Exoplaneten
Nimmt man Wolf 1069 b als einen kahlen und felsigen Planeten an, so läge die Durchschnittstemperatur selbst auf der sternzugewandten Seite gerade mal bei minus 23 Grad Celsius. Nach allem was die Astronomie über Planeten weiß, ist es aber gut möglich, dass Wolf 1069 b eine Atmosphäre besitzt. Unter dieser Annahme könnte seine Temperatur auf plus 13 Grad gestiegen sein, wie Computersimulationen mit Klimamodellen zeigen. Dann bliebe Wasser flüssig und es könnten dort lebensfreundliche Bedingungen herrschen, weil Leben so, wie wir es kennen, auf Wasser angewiesen ist.

Eine Atmosphäre ist nicht nur aus klimatischer Sicht Voraussetzung für die Entstehung von Leben. Sie würde Wolf 1069 b auch vor hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung und Teilchen schützen, die denkbare Biomoleküle zerstören würde. Die Strahlung und Teilchen können entweder aus dem interstellaren Raum oder vom Zentralstern herrühren. Ist die Strahlung des Sterns zu stark, kann sie wie beim Mars auch die Atmosphäre eines Planeten abtragen. Doch als roter Zwerg sendet Wolf 1069 nur relativ schwache Strahlung aus. Somit könnte sich auf dem neu entdeckten Planeten eine Atmosphäre erhalten haben. Es ist sogar möglich, dass der Planet ein Magnetfeld hat, das ihn vor geladenen Sternwindteilchen schützt. Viele Gesteinsplaneten haben einen flüssigen Kern, der ähnlich wie auf der Erde über den Dynamoeffekt ein Magnetfeld erzeugt.

Die schwierige Suche nach Planeten mit Erdmasse
Bei der Suche nach Exoplaneten hat es immense Fortschritte gegeben, seit vor 30 Jahren der erste solche Himmelkörper entdeckt wurde. Dennoch sind die Signaturen, nach denen Astronomen suchen, um Planeten mit erdähnlichen Massen und Durchmessern aufzuspüren, relativ schwach und schwer aus den Messdaten herauszudestillieren. Das Carmenes-­Team sucht nach kleinen periodischen Frequenzverschiebungen in den Spektren von Sternen. Diese Verschiebungen deuten auf einen Begleiter hin, der durch seine Schwerkraft an dem Wirtsstern zieht und diesen zum Taumeln bringt, sodass sich die Frequenz des auf der Erde gemessenen Lichts aufgrund des Dopplereffekts minimal verändert. Diese Schwankungen sind im Fall von Wolf 1069 und seinem neu entdeckten Planeten groß genug, um sie gut messen zu können, weil der Masseunterschied zwischen Stern und Planet relativ klein ist und der Stern deshalb relativ stark taumelt. Aus der Taumelbewegung lässt sich dann wiederum die Masse des Planeten abschätzen.

Nur eine Handvoll Kandidaten für die zukünftige Charakterisierung von Exoplaneten
Mit einer Entfernung von 31 Lichtjahren ist Wolf 1069 b der sechstnächste Planet zur Erde, der sich in der habitablen Zone um seinen Wirtsstern befindet. Er gehört zu einer kleinen Gruppe von Objekten wie Proxima Centauri b und Trappist-1 e, die für die Suche nach Biosignaturen in Frage kommen. Solche Beobachtungen sind der astronomischen Forschung derzeit jedoch nicht möglich. „Wir werden wahrscheinlich noch zehn Jahre darauf warten müssen“, sagt Kossakowski. Das Extremely Large Telescope (ELT), das derzeit in Chile gebaut wird, könnte in der Lage sein, die Zusammensetzung der Atmosphäre von Exoplaneten zu untersuchen und dort molekulare Hinweise auf Leben aufzuspüren.

Originalveröffentlichung
D. Kossakowski, M. Kürster, T. Trifonov, Th. Henning, et al.
The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs – Wolf 1069 b: Earth-mass planet in the habitable zone of a nearby, very low-mass star
Astronomy & Astrophysics (2023), dx.doi.org/10.1051/0004-6361/202245322
https://arxiv.org/abs/2301.02477

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• Exoplaneten in habitabler Zone

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Quelle: ESON.

5. August 2021 – Zu den Entdeckungen gehört ein Planet mit der halben Masse der Venus – der leichteste Exoplanet, der je mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gemessen wurde. Zusätzlich befindet sich in dem Planetensystem eine Wasserwelt und ein weiterer möglicher Planet in der sogenannten habitablen Zone.

„Der Planet in der bewohnbaren Zone könnte eine Atmosphäre haben, die Leben schützen und ermöglichen könnte“, sagt María Rosa Zapatero Osorio, Astronomin am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, und eine der Autorinnen der heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Studie.

Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt auf der Suche nach Leben auf erdgroßen Planeten außerhalb des Sonnensystems. Die Entdeckung von Biosignaturen auf einem Exoplaneten hängt von der Fähigkeit ab, seine Atmosphäre zu untersuchen, aber die derzeitigen Teleskope sind nicht groß genug, um die für kleine Gesteinsplaneten erforderliche Auflösung zu erreichen. Das neu untersuchte Planetensystem, das nach seinem Stern L 98-59 benannt ist, ist ein attraktives Ziel für zukünftige Beobachtungen von Exoplanetenatmosphären. Es umkreist einen nur 35 Lichtjahre entfernten Stern und beherbergt nach bisherigen Erkenntnissen Gesteinsplaneten wie die Erde oder die Venus, die dem Stern nahe genug sind, um warm zu sein.

Mit Hilfe des VLT der ESO gelang es dem Team herauszufinden, dass drei der Planeten möglicherweise Wasser in ihrem Inneren oder in ihrer Atmosphäre enthalten. Die beiden Planeten im System L 98-59, die dem Stern am nächsten sind, sind wahrscheinlich trocken, könnten aber kleine Mengen Wasser enthalten, während der dritte Planet bis zu 30 % aus Wasser bestehen könnte und damit eine Wasserwelt wäre.

Darüber hinaus entdeckte das Team „versteckte“ Exoplaneten, die zuvor in diesem Planetensystem noch nicht gesichtet worden waren. Sie fanden einen vierten Planeten und vermuten, dass es einen fünften gibt, der sich in einer Zone befindet, die den richtigen Abstand zum Stern hat, damit auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser existieren kann. „Wir haben Hinweise auf die Anwesenheit eines erdähnlichen Planeten in der habitablen Zone dieses Systems“, erklärt Olivier Demangeon, Forscher am Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço der Universität Porto in Portugal und Hauptautor der neuen Studie.

Die Studie stellt einen technischen Durchbruch dar, da die Astronomen mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode feststellen konnten, dass der innerste Planet des Systems nur die Hälfte der Masse der Venus hat. Damit ist er der leichteste Exoplanet, der jemals mit dieser Technik gemessen wurde, die das Wackeln des Sterns ermittelt, das durch die winzige Gravitationskraft der ihn umkreisenden Planeten verursacht wird.

Zur Untersuchung von L 98-59 verwendete das Team den Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) am VLT der ESO. „Ohne die Präzision und Stabilität von ESPRESSO wäre diese Messung nicht möglich gewesen“, sagt Zapatero Osorio. „Dies ist ein Schritt nach vorn bei der Bestimmung der Massen von kleinen Planeten außerhalb des Sonnensystems.“

Die Astronomen entdeckten drei der Planeten von L 98-59 erstmals im Jahr 2019 mit Hilfe des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA. Dieser Satellit stützt sich auf eine Technik, die Transitmethode genannt wird. Dabei wird die durch einen vorbeiziehenden Planeten verursachte Lichtschwächung des Sterns genutzt, um die Planeten zu finden und ihre Eigenschaften wie ihre Größe zu bestimmen. Doch erst durch die Hinzunahme von Radialgeschwindigkeitsmessungen, die mit ESPRESSO und seinem Vorgänger, dem High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) am 3,6-Meter-Teleskop der ESO auf La Silla, durchgeführt wurden, fanden Demangeon und sein Team weitere Planeten und konnten die Massen und Radien der ersten drei messen. „Wenn wir wissen wollen, woraus ein Planet besteht, brauchen wir mindestens seine Masse und seinen Radius“, erklärt Demangeon.

Das Team hofft, das System mit dem kommenden James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) der NASA/ESA/CSA weiter untersuchen zu können, während das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird und 2027 mit den Beobachtungen beginnen soll, ebenfalls ideal für die Untersuchung dieser Planeten sein wird. „Das HIRES-Instrument am ELT könnte möglicherweise die Atmosphären einiger Planeten des Systems L 98-59 untersuchen und damit das JWST vom Boden aus ergänzen“, sagt Zapatero Osorio.

„Dieses System ist ein Vorbote dessen, was noch kommen wird“, fügt Demangeon hinzu. „Die Menschheit ist seit der Geburt der Astronomie auf der Jagd nach terrestrischen Planeten. Jetzt kommen wir endlich der Entdeckung eines solchen Planeten, der sich in der bewohnbaren Zone seines Sterns befindet und dessen Atmosphäre wir untersuchen können, immer näher.“

Weitere Informationen

Diese Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel mit dem Titel „A warm terrestrial planet with half the mass of Venus transiting a nearby star“ (Ein warmer terrestrischer Planet mit der halben Masse der Venus, der einen nahen Stern umkreist) vorgestellt, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheint (DOI: 10.1051/0004-6361/202140728).

Das Team besteht aus Olivier D. S. Demangeon (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto], Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal [CAUP] und Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), M. R. Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien [CSIC-INTA]), Y. Alibert (Physikalisches Institut, Universität Bern, Schweiz [Bern]), S. C. C. Barros (IA/UPorto, CAUP und FCUP), V. Adibekyan (IA/UPorto, CAUP und FCUP), H. M. Tabernero (IA/UPorto und CAUP), A. Antoniadis-Karnavas (IA/UPorto & FCUP), J. D. Camacho (IA/UPorto & FCUP), A. Suárez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spanien [IAC] und Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spanien [ULL]), M. Oshagh (IAC/ULL), G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Italien), S. G. Sousa (IA/UPortol & CAUP), C. Lovis (Observatoire de Genève, Université de Genève, Genf, Schweiz [UNIGE]), F. A. Pepe (UNIGE), R. Rebolo (IAC/ULL & Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Spanien), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [INAF Trieste]), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP und FCUP), R. Allart (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada und UNIGE), C. Allende Prieto (IAC/ULL), D. Bossini (IA/UPorto), F. Bouchy (UNIGE), A. Cabral (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal [IA/FCUL] und Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), M. Damasso (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien [INAF Torino]), P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste & Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Italien [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE), J. Faria (IA/UPorto, CAUP und FCUP), P. Figueira (Europäische Südsternwarte, Santiago de Chile, Chile [ESO-Chile] und IA/UPorto), R. Génova Santos (IAC/ULL), J. Haldemann (Bern), J. I. González Hernández (IAC/ULL), B. Lavie (UNIGE), J. Lillo-Box (CSIC-INTA), G. Lo Curto (Europäische Südsternwarte, Garching bei München, Deutschland [ESO]), C. J. A. P. Martins (IA/UPorto und CAUP), D. Mégevand (UNIGE), A. Mehner (ESO-Chile), P. Molaro (INAF Trieste und IFPU), N. J. Nunes (IA/FCUL), E. Pallé (IAC/ULL), L. Pasquini (ESO), E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF Telescopio Nazionale Galileo, La Palma, Spanien und INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Italien), A. Sozzetti (INAF Torino), und S. Udry (UNIGE).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Wissenschaftlicher Artikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2112/eso2112a.pdf

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• Exoplaneten

Der Beitrag ESO: Exoplaneten mit der halben Masse der Venus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Auto: Star-Light, Quelle: ESA, NASA Earth Fact Sheet (englisch).

Nach heutigem Kenntnisstand ist die Erde, unsere Heimat, immer noch der einzige Ort im Universum von dem wir wissen, dass auf seiner Oberfläche Leben existiert. Unsere Heimat ist der größte der inneren Planeten und umkreist von der Sonne aus gesehen an dritter Stelle sein Zentralgestirn. Er entstand – wie alle Planeten im Sonnensystem – vor etwa 4,6 Milliarden Jahren und umkreist die Sonne in der sogenannten habitalen Zone. Dieser Tatsache ist es unter anderem zu Verdanken, dass auf der Erde Leben existiert. Die Erdoberfläche besteht zu etwa 70% aus Wasser- und zu 30% aus Landflächen. Ihr heutiges Erscheinungsbild ist nur das vorläufige Ergebnis der permanenten Veränderungen durch innere und äußere Kräfte.

Aufbau der Erde

Das innere der Erde bleibt uns bis heute weitgehend verborgen. Nur indirekte (seismische, thermische oder magnetische) Methoden erlauben uns einen Einblick. Die tiefsten Bohrungen erreichten bisher Tiefen von ca. 15 Kilometern.
Nach heutigem Stand der Wissenschaft besteht die Erde aus einem festen inneren Kern, der von einem flüssigen äußeren Kern umschlossen ist. Darüber folgt der Erdmantel aus Silikatgestein, der an einigen Stellen geschmolzen ist. Die Erdkruste ist schließlich die Außenhülle der Erde auf der wir leben.

Über der Erdoberfläche dehnt sich die Atmosphäre aus, ohne die kein Leben auf der Erde möglich wäre. Sie erstreckt sich bis zu einer Höhe von etwa 2400 km in den Weltraum.

Zahlen, Daten und Fakten zu unserem Heimatplaneten findet man im NASA Fact Sheet Earth in englischer Sprache.

Der Beitrag Lexikon: Planet Erde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light .

Als habitable Zone (auch Lebenszone, bewohnbare Zone) bezeichnet man im Allgemeinen den Abstandsbereich, in dem sich ein Planet von seinem Zentralgestirn befinden muss, damit Wasser dauerhaft in flüssiger Form auf der Oberfläche existieren kann. Dies wird als wichtige Voraussetzung für die Entstehung von Leben angesehen.

Insgesamt wurden allein mit Hilfe des Weltraumteleskops Kepler bis dato 21 Planeten in der habitablen Zone eines Sterns bestätigt. Ob es dort aber tatsächlich Leben gibt, kann Kepler nicht feststellen.

Der Beitrag Lexikon: Habitale Zone erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light, Quelle: Suman Satyal, J. Griffith, Z. E. Musielak / Evan Gough – Universe Today.

Im Sonnensystem von Gliese 832 wurden bereits zwei andere Exoplaneten gefunden: Gliese 832B und Gliese 832C. Die Überlegungen zu einem weiteren Planeten in dem System, also einem hypothetischen Gliese 832D, wurden in einer neuen Arbeit von Suman Satyal an der Universität Texas und den Kollegen J. Griffith und Z. E. Musielak vorgestellt.

Gliese 832B ist ein Gasriese, ähnlich Jupiter, mit etwa 64% von dessen Masse und umkreist seinen Stern in 3,5 AE (Astronomische Einheit, entspricht etwa dem mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne). G832B spielt wahrscheinlich die gleiche Rolle für das Gravitationsgleichgewicht wie Jupiter in unserem Sonnensystem.

Gliese 832C ist eine Supererde mit ungefähr fünfmal so viel Masse wie die der Erde und umkreist den Stern Gliese 832 in einer geringen Entfernung von 0,16 AE. Gliese 832C ist ein Gesteinsplanet am inneren Rand der habitablen Zone, aber er ist seinem Stern zu nahe, als dass Leben wahrscheinlich ist. Gliese 832, der Stern im Zentrum, ist ein roter Zwerg mit ungefähr der Hälfte der Größe unserer Sonne, sowohl in seiner Masse, als auch im Radius.

Noch ist die Existenz des zusätzlichen Planeten nicht bewiesen. Die Forscher gehen von einer Masse zwischen 1 und 15 Erdmassen aus und einer Bahn in einem Abstand zwischen 0,25 und 2,0 AE von Gliese 832, seinem Zentralgestirn.

Die zwei vorher entdeckten Planeten im System Gliese 832 wurden mit der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt. Bei dieser Methode werden die Planeten durch das pendeln des Zentralsterns, ausgelöst durch die Massenanziehung von Planeten im Orbit, erkannt. Dieses Pendeln ist durch den Dopplereffekt erkennbar, da das Licht des betroffenen Sterns durch seine Bewegung eine Rot- und Blauverschiebung erfährt.

Die Mannschaft hinter der neuen Studie hat die Daten zum System Gliese 832 basierend auf der Idee neu interpretiert, dass die riesige Entfernung zwischen den zwei bereits entdeckten Planeten einem weiteren Planeten Platz bieten würde. In Anbetracht der anderen von Kepler studierten Sonnensysteme wäre das Bestehen einer solchen Lücke sehr ungewöhnlich.

Laut ihrer Arbeit betrachtetet der Hauptteil der Studie die Gravitationswirkung, die der große Außenplanet auf den kleineren inneren Planeten ausübt, und außerdem auf die hypothetische Supererde, die im System vorhanden sein könnte. Das Team hat auf der Basis der bekannten Informationen über das Gliese-832-System numerische Simulationen durchgeführt und Modelle entwickelt, die zu dem Schluss kommen, dass ein erdähnlicher Planet Gliese 832 umkreisen könnte.

Dem wissenschaftliche Laien mag es suspekt erscheinen. Schnell ein paar Zahlen eingeben, bis es nach einem erdähnlichen Planeten aussieht, um dann Aufmerksamkeit zu bekommen. Aber so ist es nicht. Diese Art des Modellierens und des Simulierens ist sehr gründlich.

Die Berücksichtigung aller Daten über das System Gliese 832, einschließlich Umlaufgeschwindigkeiten, Bahnneigungen und den Gravitationsbeziehungen zwischen den Planeten und dem Zentralstern sowie zwischen den Planeten selbst, ergibt Wahrscheinlichkeiten, wo vorher unentdeckte Planeten existieren könnten.

Diese Ergebnisse verraten Planetenjägern, wo man anfangen könnte, nach Planeten zu suchen. In diesem Fall zeigen die Ergebnisse der Studie, dass “es ein schmales Fenster von ungefähr 0,03 AE gibt, wo ein erdähnlicher Planet in einem stabilen Orbit im System bleiben könnte.” Die Autoren weisen darauf hin, dass die Existenz dieses Planeten damit nicht bewiesen ist, aber sie ist möglich.

Die anderen Planeten wurden mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gefunden, die ziemlich zuverlässig ist. Aber die Radialgeschwindigkeitsmethode gibt nur Hinweise auf die Existenz von Planeten, sie beweist nicht, dass sie dort sind. Trotzdem glauben die Autoren der Studie, dass eine größere Zahl von radialen Umlaufgeschwindigkeitsmessungen die Existenz des zusätzlichen Planeten bestätigen könnte. Abgesehen davon kann entweder die Transitmethode, beispielsweise mit Hilfe des Kepler-Weltraumteleskops, oder die direkte Beobachtung mit sehr starken Teleskopen verwendet werden, um den positiven Beweis zu erbringen.

Bis jetzt konnte man mit Hilfe der Raumsonde Kepler die Existenz von 1.041 Planeten bestätigen. Aber Kepler kann nicht überall nach Planeten suchen. Studien wie die hier besprochene sind entscheidend für mögliche Anhaltspunkte bei der Suche Keplers nach Exoplaneten. Wenn ein weiterer Exoplanet im Gliese-832-System im vermuteten Bereich bestätigt werden kann, dann bestätigt dies auch die Genauigkeit der durchgeführten Simulation des Teams, das hinter dieser Arbeit steht.

Wenn er existiert, würde Gliese832D eine wachsende Liste von Exoplaneten fortschreiben. Vor nicht allzu langer Zeit wussten wir fast nichts über andere Sonnensysteme. Wir hatten nur Kenntnisse über unser eigenes. Auch wenn es immer unwahrscheinlich war, dass unser Sonnensystem aus irgendeinem Grund einmalig sein würde, hatten wir keine genauen Vorstellungen über die Anzahl von Exoplaneten in anderen Sonnensystemen.

Studien wie diese tragen zu unserem wachsenden Verständnis der Dynamik anderer Sonnensysteme bei und der Kenntnis über die Anzahl von Exoplaneten in der Milchstraße, und wahrscheinlich überall im Weltall.

Der Beitrag Erdähnlicher Nachbar in 16 Lichtjahren Entfernung? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Universität Bern, Welt der Physik.de.

Als Super-Erden bezeichnen die Astronomen Exoplaneten mit einem bis zu 2-fachen Erddurchmesser unabhängig von der Beschaffenheit ihrer Oberfläche.

Yann Alibert hat nun in seiner Studie „On the radius of habitable Planets“ den Schluss gezogen, dass Supererden dann, wenn sie einen bestimmten Durchmesser überschreiten, als potenzielle Träger von Leben ausscheiden. Die Grenze zieht Alibert, je nach der chemischen Zusammensetzung des Planeten, bei dem 1,7 – 2,2-fachen des Erddurchmessers.

Mit seiner Studie leistet Alibert auch einen Beitrag dazu, die Suche nach Planeten, die Leben tragen können, zu vereinfachen. Da die Bedingungen für Leben sehr komplex sind, ist es schwierig herauszufinden, ob auf Exoplaneten solche Bedingungen herrschen. Einfacher hingegen ist es, die Planeten auszuschließen, die kein Leben beherbergen können. Masse und Radius von Exoplaneten sind Parameter, die von Sonden gemessen werden können. Durch Aliberts Studie kann man nun den Kreis von Planeten, die man zwecks weiterer Suche nach Leben genauer unter die Lupe nehmen möchte, besser eingrenzen.

Die Frage ist nun, was sich oberhalb der von Alibert festgestellten Grenzen auf den Planeten verändert und so potenzielles Leben unmöglich macht. Alibert führt zwei wichtige Zusammenhänge an: Zum einen die Existenz flüssigen Wassers, welches für die Existenz von Leben unabdingbar ist, zum anderen die Funktionalität des Kohlenstoffzyklus´. Dieser sorgt als geologischer Prozess auf der Erde für eine Regulierung der Temperatur. In den Ozeanen gelöstes Kohlendioxid wird infolge chemischer Verbindungen in das Erdinnere transportiert, dort wieder freigesetzt und gelangt durch Vulkanausbrüche oder sonstige tektonische Vorgänge wieder an die Oberfläche bzw. in die Atmosphäre.

Ein zu großer Radius bei einer erdähnlichen Masse deutet nun aber darauf hin, dass der Planet entweder zu viel Gas oder zu viel Wasser enthält. Gibt es auf dem Planeten zu viel Gas, kann sich kein flüssiges Wasser bilden. Enthält der Planet hingegen zu viel Wasser, ist der Druck der Wassermassen zu groß. Dann bildet sich eine exotische Art von Eis, so genanntes „Eis VII“, welches sich dann auf dem Meeresgrund ablagert und den Austausch von Kohlendioxid (und somit den Kohlenstoffzyklus) verhindert. Besteht ein Planet also aus zu viel Wasser oder zu viel Eis, dann kann auf ihm kein Leben existieren.

Die Studie von Yann Alibert bei arxiv.org:

• On the radius of habitable Planets

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• Exoplaneten
• Exoplaneten in habitabler Zone

Der Beitrag Leben auf Super-Erden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: University of California, Berkeley.

Zwar ist das Kepler-Teleskop außer Betrieb, dennoch gibt es aus seiner aktiven Zeit noch so viele Daten, dass die Wissenschaftler noch auf lange Sicht mit ihnen zu tun haben werden. Das gilt sowohl für die Auswertung der Einzelbeobachtungen als auch für statistische Auswertungen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern rund um Erik Petigura von der Universität von Kalifornien in Berkeley haben die Daten der Sonde mit Hilfe eines neuen Algorithmus ausgewertet um die Zahl der Planeten in der Milchstraße zu bestimmen, die potenziell Leben tragen können.

Dabei wurden im Gegensatz zu bisherigen statistischen Auswertungen versucht, die Zahl der von Kepler nicht festgestellten Planeten abzuschätzen. Dazu gehören solche, die bisher schlicht und einfach übersehen wurden oder auch solche, die gar nicht beobachtet werden konnten, weil sie von der Erde aus gesehen nicht vor ihrem Stern herziehen. Denn Kepler stellt die Anwesenheit von Planetensystemen fest, indem Veränderungen in der Lichtkurve der Sterne beobachtet werden, die dann auftreten, wenn ein vorüberziehender Planet die Lichtkurve beeinflusst.

Letztendlich gelangten die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass 22% aller sonnenähnlichen Sterne in der Milchstraße Planeten in Erdgröße haben, die ihren Mutterstern in der habitablen Zone umkreisen.

Die Studie ist insbesondere wichtig für zukünftige Projekte, bei denen es um die Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten geht um möglicherweise eines Tages den heiligen Gral der Exoplanetenforschung zu finden: Marker von Leben in den Atmosphären ferner Planeten. Falls die von Kepler untersuchten Himmelsbereiche repräsentativ für die Milchstraße sind, dann könnte der nächste potenziell Leben tragende Planet schon in einer Entfernung von 12 Lichtjahren zu finden sein.

Statistische Auswertungen der Daten der Sonde Kepler sind schon öfter vorgenommen worden. Vor einiger Zeit hatte eine Arbeitsgruppe des California Institute of Technology eine Studie veröffentlicht, in der versucht wurde, die Zahl der Planetensysteme um Rote Zwergsterne abzuschätzen. Diese Studie kam auf einen Wert von einem Planeten pro Zwergstern, wobei die roten Zwergsterne die am häufigsten vorkommende Art von Sternen in unserer Milchstraße sind. Nach dieser Schätzung gäbe es allein in unserer Milchstraße 100 Milliarden Planeten.

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• Direkt beobachtete Exoplaneten
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• Exoplaneten

Der Beitrag Massenhaft erdähnliche Planeten? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESO.

Das Forscherteam mit Beteiligung der Universitäten in Göttingen und Dresden verwendete für seine Analysen Doppler-Spektren vom sehr erfolgreichen und bekannten Planetensucher HARPS in La Silla/Chile sowie von weiteren Spektrografen am VLT in Paranal/Chile, am Keck-Teleskop auf Hawaii und am Magellan-Teleskop, ebenfalls in Chile. Das Messprinzip dabei ist, dass an der durch den Dopplereffekt verursachten Verschiebung der Spektrallinien die Radialgeschwindigkeit des Sterns erkennbar wird. Planeten sorgen bei ihren Umkreisungen des Sterns dafür, dass die gemessene Radialgeschwindigkeit sich minimal verändert. Daher kann man aus dem Verlauf der Geschwindigkeitsmessungen auf die Masse und Umlaufbahn der Planeten eines Sterns schließen.

Je länger der Zeitraum ist, in dem solche Beobachtungen durchgeführt werden, umso mehr Daten werden also gewonnen und um so mehr Planeten, vor allem mit längeren Perioden können entdeckt werden. So wurden jetzt bei Gliese 667C, einem kleinen Stern mit etwa einem Viertel der Sonnenmasse mindestens vier bislang unbekannte Planeten entdeckt. Diese tragen die systematischen Bezeichnungen Gliese 667Ce bis Gliese 667Cg (667Cb bis Cd waren bereits früher bekannt).

Zusätzlich gibt es Hinweise auf einen siebten Planeten in diesem System. Ob dieser allerdings tatsächlich existiert, hängt von den Umlaufbahnen der anderen Planeten ab. Das gemessene Signal kann zum einen durch einen Planeten erklärt werden, wenn alle Planeten des Systems kreisförmige Umlaufbahnen haben, wenn diese Umlaufbahnen aber elliptisch sein sollten, wäre kein siebter Planet als Erklärung nötig. Um das sicher zu bestimmen werden weitere Messungen nötig sein. Derzeit lässt sich der Status von Gliese 667Ch nicht sicher bestimmen.

Alle Planeten von Gliese 667C sind sogenannte Super-Erden, ihre gemessenen Minimalmassen liegen zwischen 2,6 und 5,6 Erdmassen. Da die Neigung des Systems gegenüber unserer Blicklinie unbekannt ist, lässt sich die exakte Masse nicht bestimmen. Dynamische Analysen des Systems zeigen allerdings, dass die Planetenmassen maximal etwa doppelt so groß sein können, da das System sonst instabil wäre. Insgesamt handelt es sich hierbei um ein dicht gepacktes Planetensystem – wenn der siebte Planet existiert, wären alle stabilen Umlaufbahnen besetzt, lediglich weiter außen wäre noch Platz für weitere Planeten. Das alles in einem Bereich, der nur wenig über die Umlaufbahn des Merkur hinausragen würde.

Besonders interessant sind dabei die Planeten c, e und f. Sie liegen definitiv in der habitablen Zone des Sterns, dass heißt, dass sie flüssiges Wasser beherbergen könnten und damit Leben, wie wir es kennen. Wegen der Ungenauigkeit der Orbitbestimmung des äußeren Planeten d ist bei diesem nicht sicher, ob er vielleicht mit großem Treibhauseffekt auch noch in diese Kategorie fallen könnte. Auf jeden Fall ist aber die Entdeckung von drei Planeten in der habitablen Zone eines Sterns eine absolute Premiere.

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• Exoplaneten in der habitablen Zone

Der Beitrag Gliese 667C: Ein Stern – 3 habitable Planeten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: space.com, MIT, Science.

Während zu Beginn der Entdeckungsgeschichte von Exoplaneten etwa in der Mitte der neunziger Jahre des letzten Jahrhunderts jedem neuen Exemplar noch verstärkte mediale Aufmerksamkeit gewidmet wurde, tauchen heute Meldungen über neu entdeckte Planetensysteme nur noch dann in Zeitungen oder im Fernsehen auf, wenn es sich dabei um in etwa erdgroße, felsige Planeten handelt, deren Umlaufbahnen sich in habitablen Zonen um ihre Heimatsterne befinden. Denn damit ist die Möglichkeit von Leben verbunden und mit solchen Meldungen lässt sich auch eine informationsübersättigte Bevölkerung vielleicht noch beeindrucken. Dieses Konzept ist auch jüngst bei einer Pressekonferenz anlässlich der Entdeckung einiger Planeten durch die Sonde Kepler aufgegangen, bei denen Neuentdeckungen im Sinne der oben genannten Merkmale verkündet wurden.

Die amerikanische Astronomin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology hat nun in einem Aufsatz der Fachzeitschrift „Science“ darauf hingewiesen, dass es durchaus ein Fehler sein könnte, wenn man bei der Suche nach potenziell Leben tragenden Planeten ausschließlich nach erdähnlichen Welten in habitablen Zonen Ausschau hält. Damit würde man sich künstlich viel zu sehr auf einen Typus beschränken und so vielleicht Planeten außer Acht lassen, die ebenso Träger von Leben sein könnten, obwohl man ihnen dies gar nicht zutraue.

Seager weist auch darauf hin, dass es den heute lebenden Astronomen nicht vergönnt sein werde, in ihrer Lebenszeit allzu viele Planeten und deren Atmosphären genau untersuchen zu können. Denn die heutigen Instrumente seien noch nicht in der Lage bei ihren Untersuchungen und Messungen über einen bestimmten, nach galaktischen Maßstäben recht kleinen Radius hinauszugehen. Daher, so Seager, sei man geradezu gezwungen, offener zu sein bei der Suche nach potenziell Leben tragenden Planeten.

Die Astronomin nennt auch Beispiele für Faktoren, die dafür verantwortlich sein können, dass Planeten inner- oder außerhalb der habitablen Zone um einen Stern Leben tragen könnten. Dazu gehören zum einen die Treibhausgase, die auf Planeten weit draußen für lebensfreundliche Temperaturen sorgen können. Umgekehrt können sehr trockene Planeten auch dann Leben beherbergen, wenn sie nah an ihrem Stern kreisen. Man müsse das Potenzial für Leben bei jedem Planeten einzeln untersuchen, so Seager. Je mehr Planeten man einzeln auf die Möglichkeit von Leben prüfe, je höher sei die Wahrscheinlichkeit, welches zu finden.

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Der Beitrag Soll die Suche nach Aliens ausgeweitet werden? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie, JPL, Science.

Seit der Entdeckung des ersten Exoplaneten im Jahr 1995 konnten Astronomen bis zum heutigen Tag 871 Exoplaneten nachweisen. Der Wunsch eines jeden „Exoplanetenjägers“ ist es vermutlich, bei seiner Suche eine „zweiten Erde“ zu entdecken – also eines außerhalb unseres Sonnensystems gelegenen Planeten, welcher theoretisch über die Umweltbedingungen verfügen könnte, um dort die Entstehung und Weiterentwicklung von außerirdischen Lebensformen zu ermöglichen.

Hierbei, so die Minimalanforderungen, müsste es sich um einen terrestrischen Planeten handeln, welcher seinen Zentralstern im Bereich von dessen habitabler Zone umläuft und der somit theoretisch Bedingungen aufweist, welche das dauerhafte Vorhandensein von Wasser im flüssigen Aggregatzustand ermöglichen. Nur unter dieser Voraussetzung, so die gegenwärtig allgemein anerkannte Meinung, besteht die Möglichkeit, dass sich Leben bilden kann.

Jetzt scheinen die Astronomen diesem Ziel einen großen Schritt näher gekommen zu sein: Am gestrigen Tag gab die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA im Rahmen einer Pressekonferenz bekannt, dass mit dem auf die Exoplanetensuche spezialisierten Weltraumteleskop Kepler die Entdeckung von zwei Exoplaneten gelang, welche als „potentiell erdähnlich “ eingestuft werden und die ihren Zentralstern „Kepler-62“ zudem innerhalb von dessen habitabler Zone umkreisen.

Das System von Kepler-62
Der im Sternbild Leier (lateinischer Name „Lyra“) gelegene und etwa 1.200 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernte Stern Kepler-62 ist ein wenig kleiner und kühler als unsere Sonne ( Spektraltyp von Kepler-62: K2V; geschätzte Masse: 0,7 Sonnenmassen; geschätzter Radius: 0,63 Sonnenradien). Das Alter des Sterns wird auf etwa sieben Milliarden Jahre geschätzt. Zum Vergleich: Das Alter unserer Sonne beträgt etwa 4,6 Milliarden Jahre.

Im Orbit von Kepler-62 konnten die Astronomen jetzt mittels der sogenannten Transitmethode fünf Planeten nachweisen. Das Planetensystem ist so ausgerichtet, dass die Planeten aus der Sicht eines auf der Erde befindlichen Beobachters in regelmäßigen Abständen vor ihrem Mutterstern vorbeiziehen. Dabei nimmt die Helligkeit des beobachteten Sterns bei jedem „Transit“ eines Planeten um einen winzigen Bruchteil ab, da der den Stern bedeckende Planet einen Teil des von seinem Zentralgestirn ausgehenden Lichts abschirmt. Je größer der beobachtete Exoplanet ist beziehungsweise je enger dessen Umlaufbahn um den Stern ausfällt, umso größer fällt dabei der Anteil der verdeckten Sternoberfläche aus und umso stärker nimmt dadurch auch die Helligkeit des bedeckten Sterns ab.

Auf diese Weise kann das Kepler-Weltraumteleskop, welches seit dem Jahr 2009 im Rahmen einer permanenten Himmelsbeobachtung im Bereich der Sternbilder Schwan und Leier einen Himmelsbereich mit einem Durchmesser von 12 Grad – dies entspricht in etwa dem 24-fachen Durchmesser des Vollmondes – abbildet und dabei extrem genaue Helligkeitsmessungen durchführt, Planeten um weit entfernte Sterne nachweisen. Die im Rahmen dieser Beobachtungen bei Kepler-62 nachgewiesenen Exoplaneten werden, den üblichen Konventionen folgend, als die Exoplaneten Kepler-62b bis Kepler-62f bezeichnet.

Zwei Planeten in der habitablen Zone
Ein wichtiger Aspekt der Erforschung von Exoplaneten ist die Suche nach Planeten, auf denen die richtigen Bedingungen für die Entstehung und Weiterentwicklung von Leben herrschen könnten. Die Entdeckung solcher Planeten wäre ein Schritt in Richtung auf das Ziel, solches „außerirdisches Leben“ dann tatsächlich auf fernen Planeten nachzuweisen. Gerade in dieser Hinsicht sind zwei der neu entdeckten Planeten – Kepler-62e und Kepler-62f – für die Astronomen und Exobiologen hochinteressant.

Dr. Lisa Kaltenegger vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Boston/USA ist eine Expertin für die Atmosphären insbesondere erdähnlicher Exoplaneten und war, obwohl sie kein Mitglied des Kepler-Teams ist, dafür verantwortlich, die potenzielle Lebensfreundlichkeit der Planeten des Kepler-62-Systems abzuschätzen.
„Ich habe von dieser spannenden Entdeckung erstmals von William Borucki [der Chefwissenschaftler der Kepler-Mission] gehört, der mich im Oktober 2012 auf einer Konferenz ansprach. Das Kepler-Team hat mich dann gebeten, zu untersuchen, ob Kepler-62e oder Kepler-62f in die lebensfreundliche ‚habitable Zone‘ ihres Heimatsterns fallen. Wie sich herausstellt, ist das der Fall – und diese Planeten sind etwas ganz Besonderes, weil sie die bislang kleinsten sind, die wir in der habitablen Zone eines Sterns gefunden haben“, so Dr. Lisa Kaltenegger.
Laut den bisherigen Analysen fällt der Radius von Kepler-62e etwa 1,61 Mal so groß wie jener der Erde aus, während Kepler-62f über einen 1,41 Mal so großen Radius verfügt. Der vorher kleinste bekannte Exoplanet, welcher sich in der habitablen Zone eines Sterns bewegt, war der Exoplanet Kepler-22b mit einem 2,4-fachen Erdradius.

„Bisher waren alle interessanten Planeten in habitablen Zonen solche, die mit der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen worden waren. Dieses Verfahren liefert aber naturgemäß nur eine Untergrenze für die Masse eines Planeten, und keine Information über seinen Radius. Allein aufgrund der Masse ist es aber schwierig zu beurteilen, ob es sich um einen erdartigen Planeten, also einen Planeten mit fester Oberfläche handelt. Ein Radius von weniger als dem Doppelten des Erdradius‘ ist dagegen ein deutliches Zeichen, das es sich um einen erdähnlichen Planeten handelt – es sei denn, wir betrachteten einen Planeten, der einen äußerst jungen Stern umkreist“, so Dr. Kaltenegger weiter.

Dass es sich bei den neu entdeckten Planeten tatsächlich um Felsplaneten mit einer soliden Oberfläche und nicht etwa um Gasplaneten wie zum Beispiel Jupiter oder Neptun handelt, ist ein Schlüsselaspekt der gestern bekannt gegebenen Entdeckung. Die interessantesten sicheren Kandidaten für „habitable Planeten“, welche zuvor bekannt waren – es handelt sich dabei um die Exoplaneten GJ 667Cc, Gl 581d, HD 85512b und Gl 163c – wurden durchweg mit der Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen. Diese Methode lässt jedoch lediglich Rückschlüsse auf die Mindestmasse der auf diese Weise entdeckten Planeten zu.

Wahrscheinlichkeitsüberlegungen zeigen jedoch, dass die tatsächliche Masse der so entdeckten Planeten in den meisten Fällen zwischen dieser Mindestmasse und dem Doppelten der Mindestmasse liegt. Für die erwähnten Kandidaten würde dies bedeuten, dass es sich um Felsplaneten, aber durchaus auch um Miniaturversionen des Neptun – also um Gasplaneten – handeln könnte. Ein Beispiel hierfür ist der Exoplanet Kepler-11f. Hierbei handelt es sich um einen „Mini-Neptun“, welcher trotz eines 2,6fachen des Erdradius lediglich über eine Masse von etwa 2,3 Erdmassen verfügt.

Könnte dort „Leben“ existieren?
Ob ein Planet letztendlich jedoch wirklich lebensfreundlich ist oder nicht, hängt davon ab, ob auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser existieren kann, denn dies ist eine der Grundvoraussetzungen für Leben, wie wir es kennen.

„Aussagen über die Lebensfreundlichkeit eines Planeten hängen immer von zusätzlichen Annahmen ab. Nehmen wir an, bei Kepler-62e und Kepler-62f handelt es sich in der Tat um Felsplaneten, wie ihre Radien nahelegen. Nehmen wir weiterhin an, dass es auf diesen Planeten Wasser gibt, und dass ihre Atmosphäre eine ähnliche Zusammensetzung hat wie jene der Erde, also vor allem Stickstoff, mit Anteilen von Wasser und Kohlenstoffdioxid. Unter diesen Voraussetzungen könnten beide Planeten flüssiges Wasser auf ihrer Oberfläche besitzen. Kepler-62f empfängt weniger Strahlungsenergie von seinem Stern als die Erde von der Sonne und würde dementsprechend mehr Treibhausgase benötigen als die Erde, etwa Kohlenstoffmonoxid, um nicht einzufrieren. Kepler-62e ist seinem Stern näher und benötigt eine hinreichend dichte Wolkendecke, mit der er Strahlungsanteile des Sterns reflektieren kann, damit flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche möglich ist“, so Dr. Kaltenegger.

Der Planet Kepler-62e benötigt für einen Umlauf um seinen Stern 122 Tage. Die Umlaufdauer des weiter außen gelegene Kepler-62f beträgt dagegen 267 Tage. Die weiter innen gelegenen Planeten Kepler-62b, Kepler-62c und Kepler-62d umkreisen ihren Zentralstern dagegen innerhalb von fünf, 12 und 18 Tagen. Die sich daraus ergebende Nähe zu dem Stern führt bei diesen drei Planeten zu sehr hohen Oberflächentemperaturen, welche die Existenz von Lebensformen definitiv ausschließen.

Eine „zweite Erde“?
Eine eventuell gegebene „Habitabilität“ eines Exoplaneten bedeutet jedoch nicht notwendigerweise, dass der betreffende Planet unserem Heimatplaneten bis ins letzte Detail gleicht. Vielmehr würde es sich bei Planeten, welche über einen hinreichend größerem Radius als die Erde verfügen – und dies ist bei Kepler-62e und Kepler-62f offenbar der Fall – bei gleicher chemischer Zusammensetzung höchstwahrscheinlich um Wasserwelten handeln, deren Oberfläche von einem tiefen, globalen Ozean bedeckt ist.

Das Ergebnis einer Habitabilitäts-Analyse zeigt somit nicht zwingend, dass der betreffende Planet tatsächlich habitabel ist, sondern lediglich, dass er es – die richtigen Atmosphärenbedingungen vorausgesetzt – sein könnte. Eine detaillierte Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten ist mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Teleskopen allerdings noch nicht möglich. Erst die nächste Generation von Teleskopen wird in der Lage sein, die hierfür erforderlichen spektroskopischen Analysen mit der erforderlichen Präzision durchzuführen, wobei dann auch eine Art „chemischen Fingerabdruck“ des zu untersuchenden Planeten gewonnen werden kann.
Ein wichtiger Teilbereich der Arbeit von Dr. Kaltenegger und ihren Kollegen besteht deshalb gegenwärtig darin, diverse Modelle anzufertigen, welche zeigen, wie die chemischen Fingerabdrücke bestimmter Planeten, eben beispielsweise auch von Kepler-62e und Kepler-62f, aussehen könnten. Letztlich, so das Ziel der Wissenschaftler, könnten zukünftigen Beobachtungen eventuell sogar die chemischen Spuren von Leben auf einem fremden Planeten zutage fördern.

Bis es jedoch soweit ist müssen sich die Astronomen damit begnügen, die potentielle Habitabilität neu entdeckter Planeten unter der Einbeziehung aller derzeit verfügbaren Daten abzuschätzen. Und die Bewertung von Dr. Lisa Kaltenegger führt zu dem Ergebnis, dass die beiden Exoplaneten Kepler-62e und Kepler-62f die derzeit aussichtsreichsten Kandidaten sind, von denen die Astronomen bislang wissen.

Dr Kaltenegger: „Was Kepler-62e und Kepler-62f so spannend macht, ist zweierlei: Zum einen kennen wir ihren Radius, und der weist daraufhin, dass es sich in der Tat um erdähnliche Planeten handelt. Außerdem liegen diese Planeten in der habitablen Zone ihres Sterns. Das macht sie zu den besten Kandidaten für habitable Planeten, die wir kennen. Und es war sehr aufregend für mich, bei dieser bahnbrechenden Entdeckung der Kepler-Mission dabei gewesen zu sein.“
Die Entdeckung der Exoplaneten im Bereich des Sternsystems Kepler-62 wurde am gestrigen Tag in der Fachzeitschrift „Science“ unter dem Titel „Kepler-62: A five-planet system with planets of 1.4 and 1.6 Earth-radii in the Habitable Zone“ publiziert.

Ein weiterer Planet in der habitablen Zone

Neben der Entdeckung der fünf Planeten im System von Kepler-62 wurden im Rahmen der gestrigen Pressekonferenz auch zwei weitere neu entdeckte Exoplaneten vorgestellt, welche den Stern Kepler-69 umrunden. Der Stern Kepler-69 gleicht in etwa unserer Sonne. Er verfügt über die gleiche Spektralklasse (Typ „G“) und weist in etwa 93 Prozent des Sonnen-Durchmessers auf. Kepler-69 befindet sich rund 2.700 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt im Sternbild Schwan (lateinisch „Cygnus“).

Einer der beiden im Bereich dieses Sterns entdeckten Planeten, Kepler-69c, verfügt über einen etwa 70 Prozent größeren Durchmesser als die Erde und umkreist seinen Zentralstern ebenfalls in der habitablen Zone. Für einen Umlauf um seinen Stern benötigt dieser Planet 242 Tage, was in etwa der Umlaufdauer der Venus um unsere Sonne entspricht. Ob es sich bei Kepler-69c ebenfalls um einen Gesteinsplaneten handelt, können die Astronomen zum jetzigen Zeitpunkt allerdings noch nicht mit Sicherheit sagen. Eine Publikation über das System Kepler-69 wird demnächst in der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal“ veröffentlicht.

Durch die Verwendung der Transit-Methode konnte das Weltraumteleskop Kepler bisher 2.740 Exoplaneten-Kandidaten ausmachen. Im Rahmen weiterführender Beobachtungen konnten 122 dieser Objekte als tatsächlich vorhandene Planeten bestätigt werden.

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Fachartikel von William J. Borucki et al.:

• Kepler-62: A five-planet system with planets of 1.4 and 1.6 Earth-radii in the Habitable Zone (engl.)

Der Beitrag Exoplaneten in der habitalen Zone fremder Sterne erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Welt.de/Harvard Smithsonian Center for Astrophysics.

Die Wissenschaftler nahmen bei ihrer Auswertung so genannte Rote Zwerge unter die Lupe, die am häufigsten vorkommende Sternenart im Universum. Dabei stellten sie bei den bisher von Kepler untersuchten Systemen mit Roten Zwergen 95 Planetenkandidaten fest. Drei davon werden als erdähnlich angesehen mit einer Oberflächentemperatur, die flüssiges Wasser ermöglicht. Weiterhin gingen sie davon aus, dass Kepler nicht alle Planeten beobachten konnte, weil die Transitmethode nur solche Planeten erfasst, die direkt vor dem Stern herziehen. Bringt man dies in Zusammenhang mit der schieren Zahl der Roten Zwerge sowie der Berechnung, dass sechs Prozent aller Roten Zwerge Planeten besitzen, kommen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass der nächste bewohnbare Planet vielleicht nur 13 Lichtjahre entfernt ist. In kosmischen oder auch nur galaktischen Maßstäben ist das ein Katzensprung.

Allerdings gibt es bei Planetensystemen von Roten Zwergen noch eine kleine Schwierigkeit. Planeten, die flüssiges Wasser und damit Leben ermöglichen, müssten in solchen Systemen recht nahe am Stern stehen, da Rote Zwerge eine niedrige Oberflächentemperatur aufweisen. Dadurch kommt es zwischen Stern und Planet zu einer gravitativen Bindung, was dazu führt, dass der Planet seinem Stern immer die gleiche Seite zuwendet. Daraus resultieren große Temperaturunterschiede auf dem Planeten, was wiederum zu heftigen Ausgleichsströmungen führen kann, insbesondere an der Tag-Nacht-Grenze.

Für die Wissenschaftler ist dies kein Problem. Ozeane oder dichte Atmosphären könnten dennoch zu einer weitgehend homogenen Temperaturverteilung führen. Weiterhin verweisen sie darauf, dass Rote Zwerge eine höhere Lebensdauer haben als Sterne anderer Spektralklassen. Damit hätte das Leben viel länger Zeit, sich zu entwickeln und auch bei ungünstigeren Bedingungen als auf der Erde Fuß zu fassen.

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Der Beitrag Die Aliens von nebenan erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Leibniz-Institut für Astrophysik, weltderphysik.de.

Wenn es um Leben in anderen Sonnensystemen geht, standen bisher die Exoplaneten im Zentrum des Interesses. Dagegen hat man der Bewohnbarkeit von Monden derartiger Planeten kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Durch eine Veröffentlichung in der amerikanischen Fachzeitschrift „Astrobiology“ haben zwei Wissenschaftler, Rene Heller vom Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam und Rory Barnes von der Universität Washington in den USA, nun den Fokus auf potenzielle Monde solcher Planeten, so genannte Exomonde, gelenkt.

Beispiele für Monde, die um Gasriesen kreisen und ein Potential für Leben haben, findet man schon in unserem Sonnensystem: Die Jupitermonde Ganymed, Europa, Kallisto, die Saturnmonde Titan und insbesondere Enceladus könnten flüssiges Wasser als unabdingbare Voraussetzung für Leben aufweisen.
Die beiden Forscher haben ihre Berechnungen für zwei erst vor kurzem entdeckte Exoplaneten angestellt: Kepler-22b und KOI211.01. Zwar ist nicht bekannt, ob diese Planeten Monde besitzen, aber die Berechnungen wurden auf diese Planeten bezogen.
Exomonde sind weitergehenden astrophysikalischen Einwirkungen unterworfen als Exoplaneten, weil sie nicht nur um einen Stern kreisen, sondern auch noch um einen Planeten, also quasi von zwei Seiten Einflüssen ausgesetzt sind. Die wichtigsten sind:

• Die hochenergetische Strahlung des Mutterplaneten, die insbesondere die oberen Atmosphärenschichten beeinflusst und dafür sorgen kann, dass sich die Atmosphäre schon früh verflüchtigt.
• Die Auswirkungen der so genannten gebundenen Rotation, die dazu führt, dass der Mond seinem Mutterplaneten immer die gleiche Seite zuwendet, was starke Auswirkungen auf die klimatischen Bedingungen auf dem Mond haben kann.
• Die Tatsache, dass der Mond von zwei Körpern Strahlung erhält: Von seinem Stern und von seinem Planeten.
• Die so genannte Gezeitenheizung: Damit sind die starken Auswirkungen der Gravitationskräfte des Mutterplaneten auf die Monde gemeint, die z.B. beim Jupitermond Io das Gestein bis zu 300 Meter hoch auftürmen können. Gezeitenkräfte sorgen für eine Aufheizung der Monde.

Die beiden Forscher schlagen in ihrer Studie in Analogie zum Konzept der habitablen Zone von Exoplaneten (also der Zone um einen Stern, innerhalb derer auf einem Planeten Wasser im flüssigen Zustand existieren kann) eine so genannte „habitable Kante“ vor. Um bewohnbar zu sein, muss sich die Umlaufbahn eines Exomondes um seinen Planeten außerhalb dieser habitablen Kante befinden. Damit ist also der innerste mögliche Orbit gemeint, den ein Exomond noch einnehmen kann, damit auf ihm potenziell Leben existieren könnte. Nimmt man für den oben genannten Planeten Kepler-22b eine Masse von 10 Erdmassen an, dann bedeutet dies für einen eventuellen Exomond, dass dieser dann bewohnbar ist, wenn

• die große Halbachse des Mondes mindestens 10 Planetenradien beträgt,
• seine Bahnexzentrizität kleiner ist als 0,01. Zum Vergleich: Die Bahnexzentrizität der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne liegt bei 0,017. Wäre die Exzentrizität zu hoch, dann würde der Mond durch die Gezeitenkräfte so durchgeknetet, dass er durch übermäßige vulkanische Aktivitäten unbewohnbar würde. Andererseits sind auch Szenarien denkbar, in denen ein Exomond gerade erst durch die Gezeitenkräfte bewohnbar würde (genau das vermutet man auch bei Monden im Sonnensystem, z.B. bei Enceladus oder auch bei Europa),
• die Masse des Exomondes innerhalb bestimmter Grenzen liegt: Sie dürfte nicht weniger als ein Viertel der Erdmasse betragen (damit der Mond ein eigenes Magnetfeld besitzt, welches die gefährliche Strahlung des Mutterplaneten abschirmt und er eine tektonische Aktivität aufwiese) andererseits aber zwei Erdmassen nicht überschreiten (dann würde der Druck im Inneren zu groß und der Hitzetransport käme zum Erliegen).

Weist der Planet eine größere Masse auf, muss der Mond weiter außerhalb seine Bahn ziehen, um noch bewohnbar sein zu können. Kreist ein Mond innerhalb der habitablen Kante um seinen Mutterplaneten, dann kommt es aufgrund der dann zu stark werdenden Gezeitenkräfte zu einer Überhitzung und damit zu einem galoppierenden Treibhauseffekt, der die Atmosphäre zerstören würde. Natürlich muss auch die Umlaufbahn des Planeten innerhalb der habitablen Zone liegen.
Am Schluss geben die beiden Forscher ihrer Hoffnung Ausdruck, dass die bevorstehende ESA-Mission JUICE (Jupiter Icy Moon Orbiter) neue Erkenntnisse erbringen wird, die sich dann auch auf Exomonde übertragen lassen. Dies betrifft insbesondere die Stärke und Auswirkungen der Gezeitenkräfte, die Oberflächenchemie und den Aufbau des Gesteinsmantels, der Eisoberflächen und der Kerne.

Die Studie von Heller/Barnes in arXiv.org:

• Exomoon habitability constrained by illumination and tidal heating

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