In den letzten Jahrzehnten über 4.000 extrasolare Planeten wurden über unser Sonnensystem hinaus bestätigt. Mit so vielen Planeten, die zum Studium zur Verfügung stehen, haben Astronomen viel über die Arten von Planeten gelernt, die es da draußen gibt und welche Bedingungen vorherrschen. Zum Beispiel konnten sie sich ein besseres Bild davon machen, wie häufig bewohnbare Planeten sind (zumindest nach unseren Maßstäben).
Wie sich herausstellt, könnte eine überraschend hohe Anzahl von Planeten da draußen Leben unterstützen. Zu diesem Schluss kommt ein Team von Astronomen und Planetenwissenschaftlern, die eine Studie durchgeführt der möglichen Größen bewohnbarer Zonen (HZ) basierend auf der Sternenklassifizierung. Nachdem sie in Betracht gezogen hatten, dass viele Planeten darin stabil kreisen könnten, kamen sie zu dem Schluss, dass Sterne ohne jupitergroße Gasriesen bis zu sieben bewohnbare Planeten haben können!
Diese Studie wurde von Stephen Kane, einem Professor für Astrobiologie an der University of California, Riverside (UC Riverside), geleitet. Er wurde von Forschern der UC Berkeley, der University of Southern Queensland, der University of Hawaii, the Kalifornisches Institut der Technologie (Caltech), die Caltech Infrarot-Verarbeitungs- und Analysezentrum (IPAC), dem Institut des SETI-Instituts Carl Sagan Center for the Study of Life in the Universe .
Drei der TRAPPIST-1-Planeten – TRAPPIST-1e, f und g – leben in der sogenannten „habitablen Zone“ ihres Sterns. CreditL NASA/JPL
Die Studie wurde von Kanes eigenen Forschungen zum Thema inspiriert TRAPPIST-1 Sternensystem, ein naher M-Typ (Roter Zwerg) mit nicht weniger als sieben Gesteinsplaneten (drei davon Umlaufbahnen innerhalb der HZ des Sterns). Diese Entdeckung, kombiniert mit den vielen Gesteinsplaneten, die in den letzten Jahren um nahegelegene Rote Zwergsterne entdeckt wurden, hat Astronomen dazu veranlasst, darüber nachzudenken, wie viele potenziell bewohnbare Planeten ein Stern beherbergen kann.
„Dadurch habe ich mich gefragt, wie viele bewohnbare Planeten ein Stern maximal haben kann und warum unser Stern nur einen hat“, erklärte Kane in a UC Riverside News-Geschichte . 'Es schien nicht fair zu sein!' Kane und seine Kollegen erstellten für ihre Studie ein Modellsystem, in dem sie Sterne unterschiedlicher Spektralklassifikationen und Planeten unterschiedlicher Größe und Umlaufbahn berücksichtigten.
Sternklassifizierungen waren eine wichtige Überlegung, da größere, hellere und heißere Sterne (auch bekannt als „früher Typ“) bekanntermaßen breitere HZs haben, während kleinere und kühlere Sterne (wie unsere Sonne und Rote Zwerge) viel schmalere haben. Ihr Modell enthielt auch einen Algorithmus, der die beteiligten Gravitationskräfte berücksichtigte, der dazu beitrug, zu testen, wie sich Planeten im Laufe von Millionen von Jahren gegenseitig auf ihre Umlaufbahnen beeinflussen würden.
Sie fanden heraus, dass Sterne „frühen Typs“ – O- oder B- und möglicherweise A-Typ – eher mehrere Planeten haben, die innerhalb ihrer breiteren HZs umkreisen, als Sterne „späten Typs“ – wie G-, K - und M-Typ. Tatsächlich fanden sie heraus, dass es für einige Sterne möglich ist, bis zu sieben Gesteinsplaneten innerhalb ihrer HZs zu unterstützen, und dass ein Stern wie unsere Sonne möglicherweise sechs Planeten mit flüssigem Wasser unterstützen könnte.
Künstlerische Darstellung des Bereichs bewohnbarer Zonen für verschiedene Sternarten. Bildnachweis: NASA/Kepler-Mission/Dana Berry
Ein wesentlicher Faktor hierbei ist, dass die Planeten eher kreisförmige als elliptische oder unregelmäßige Bahnen haben, was stabilere Bahnen ermöglicht, indem die Wahrscheinlichkeit von engen Begegnungen oder Kollisionen minimiert wird. Eine weitere Voraussetzung, wie Kane erklärte, ist, dass die Sterne keinen massereichen Planeten wie Jupiter in ihrer Umlaufbahn haben:
„Mehr als sieben, und die Planeten kommen einander zu nahe und destabilisieren sich gegenseitig. [Jupiter] hat einen großen Einfluss auf die Bewohnbarkeit unseres Sonnensystems, weil es massiv ist und andere Umlaufbahnen stört.“
Bisher haben Astronomen nur eine Handvoll Sterne identifiziert, die mehrere Planeten in ihren HZs haben. Ein solcher Stern ist Beta Canum Venaticorum (Beta CVn), den Kane und seine Kollegen identifizierten und als Beispiel für ihre Studie verwendeten. Dieser 27,5 Lichtjahre entfernte Stern vom Typ G (Sonnenähnlicher) gilt als einer der besten Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben.
Bis heute wurden keine Exoplaneten um Beta CVn entdeckt, aber Kane und seine Kollegen sehen dies als einen guten Hinweis darauf, dass der Stern keine jupitergroßen Planeten in seiner Umlaufbahn hat. Solche großen Planeten, die weiter vom Stern entfernt kreisen, wären relativ leicht zu erkennen, wenn sie Transite machten (Transitmethode), durch direkte Bildgebung oder durch ihren gravitativen Einfluss auf den Stern (die Radialgeschwindigkeitsmethode).
Dies macht es zu einem guten Ort für Folgeuntersuchungen, um nach mehreren Planeten zu suchen, die innerhalb der Sterne HZ kreisen. Mit Blick auf die Zukunft hoffen Kane und seine Kollegen auch, nach weiteren Sternen suchen zu können, die vollständig von kleineren Planeten umgeben sind. Diese Suche wird durch den Einsatz von Weltraumteleskopen der nächsten Generation sowie bodengestützten Observatorien unterstützt, die in den kommenden Jahren ihr erstes Licht sammeln werden.
Die künstlerische Darstellung zeigt den Planeten Proxima b, der den Roten Zwergstern Proxima Centauri, den dem Sonnensystem am nächsten gelegenen Stern, umkreist. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Mit der verbesserten Optik und Empfindlichkeit, die diese Observatorien bieten, werden zukünftige Studien auch von der Schaffung neuer Atmosphärenmodelle für die Exoplanetenchemie profitieren. Dies wird daraus resultieren, dass Observatorien in der Lage sind, Spektren direkt aus dem von den Atmosphären dieses Planeten reflektierten Licht zu sammeln, das ihre chemische Zusammensetzung aufdeckt und es Wissenschaftlern ermöglicht, mögliche Biosignaturen herauszukitzeln.
Wie Kane sagte, wird uns diese Forschung nicht helfen, festzustellen, ob es da draußen Leben zu studieren gibt, sondern auch zu verstehen, wie die Erde bewohnbar wurde und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern könnte:
„Obwohl wir wissen, dass die Erde für den größten Teil ihrer Geschichte bewohnbar war, bleiben viele Fragen bezüglich der Entwicklung dieser günstigen Bedingungen im Laufe der Zeit und der spezifischen Triebkräfte hinter diesen Veränderungen. Indem wir die Eigenschaften von Exoplaneten messen, deren Evolutionspfade unserem eigenen ähneln, erhalten wir einen Ausblick auf die Vergangenheit und Zukunft dieses Planeten – und was wir tun müssen, um seine Bewohnbarkeit zu erhalten.“
Die Studie ist auch insofern ermutigend, als sie zeigt, dass Systeme wie unseres, mit nur einem bewohnbaren Planeten, der unsere Sonne umkreist, tatsächlich untypisch sein könnten. Ähnlich wie Studien, die darauf hindeuteten, dass es eine Klasse von „super-bewohnbaren“ Planeten geben könnte, könnte es auch super-bewohnbare Systeme geben. Dies würde nicht nur das Auffinden des Lebens erleichtern, sondern auch die Wahrscheinlichkeit von fortgeschrittenem Leben und Intelligenz erheblich erhöhen!
Die Studie mit dem Titel „ Dynamisches Packen in der habitablen Zone: Der Fall von Beta CVn “ erschien in der Ausgabe vom 27. Juli vonDas Astrophysikalische Journal.
Weiterlesen: UC Riverside , Das astronomische Journal
