Astronomen entdecken zwei heiße Super-Erden um sonnennahe Sterne

Künstlerische Darstellung einer Super-Erde um einen roten Zwergstern (Illu.). Copyright/Quelle: RenderArea / mpia.de
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Künstlerische Darstellung einer Super-Erde um einen roten Zwergstern (Illu.). Copyright/Quelle: RenderArea / mpia.de

Künstlerische Darstellung einer Super-Erde um einen roten Zwergstern (Illu.).
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La Laguna / Heidelberg (Spanien / Deutschland) – Auf Umlaufbahnen um die beiden sonnennahen rote Zwergsterne, „GJ 740“ und „Gliese 486“, die nur 36 und 26 Lichtjahre von uns entfernt sind, haben Astronomen sogenannte Super-Erden entdeckt. Die Oberflächen beider Planeten sind jedoch zu heiß für Leben, wie wir es von der Erde kennen.

GJ 740b
Wie das Team um Borja Toledo-Padrón von der Universidad de La Laguna vorab via ArXiv.org berichtet, gelang ihnen der Nachweis des Planeten im Rahmen der Durchmusterungsprogramme „HArps-n red Dwarf Exoplanet Survey” (HADES) und „Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Echelle Spectrographs“ (CARMENES) mit Hilfe der Radialgeschwindigkeits-Methode, die nach kleinsten Schlingerbewegung des Sterns sucht, die durch anwesende Planeten hervorgerufen werden.

Phasenkurve der Beeinflussung des Sterns “GJ 740” durch seine Super-Erde “GJ 740b”. Copyright: Toledo-Padrón et al., 2021

Phasenkurve der Beeinflussung des Sterns “GJ 740” durch seine Super-Erde “GJ 740b”. Copyright: Toledo-Padrón et al., 2021

Der neuentdeckte Planet mit der Bezeichnung „GJ 740 b” bringt es auf mindestens 2,96 Erdenmassen und umkreist den rund 36 Lichtjahre entfernten roten Zwergstern „GJ 740“ einmal alle 2,377 Tage auf einer Distanz, die nur 0,029 Astronomischen Einheiten (AU) entspricht. 1 AU beschreibt dabei die Distanz zwischen Erde und Sonne in unserem eigenen Planetensystem. Dadurch umkreist der Planet seinen Stern außerhalb dessen habitabler, also potenziell lebensfreundlicher Zone. Auf diese Weise ist es mit einer gemittelten Temperatur von rund 550 Grad Celsius deutlich zu heiß für Leben, wie wir es von der Erde kennen.

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Da der Radius des Planeten noch nicht bekannt ist, ist auch seine Zusammensetzung noch unklar. Allerdings vermuten die Astronomen aufgrund der ermittelten Masse um Umlaufperiode, dass es sich grundsätzlich um einen Felsplaneten handelt.

Die Daten legen zudem nahe, dass es in dem System noch mindestens einen weiteren Planeten gibt. Dieser sei aber wahrscheinlich noch Massereicher und weiter von seinem Stern entfernt. Die Astronomen und Astronominnen um Toledo-Padrón vermuten, dass dieser zweite Planet rund 100 Erdenmassen auf die Waage bringt und seinen Stern einmal in 9,3 Jahren umrundet. Es könnte sich also um einen Saturn-ähnlichen Planeten handeln.

Gliese 486b

Aufbau ferner Welten: Das Diagramm zeigt eine Abschätzung der inneren Zusammensetzung ausgewählter Exoplaneten, basierend auf ihren Massen und Radien in Erdeinheiten. Die rote Markierung steht für Gliese 486b, und orangefarbene Symbole zeigen Planeten um kühle Sterne wie Gliese 486. Graue Punkte kennzeichnen Planeten, die von heißeren Sternen beherbergt werden. Die farbigen Kurven zeigen die theoretischen Masse-Radius-Beziehungen für reines Wasser bei 700 Kelvin (blau), für das Mineral Enstatit (orange), für die Erde (grün) und für reines Eisen (rot). Zum Vergleich sind im Diagramm zusätzlich die Venus und die Erde markiert. Copyright: Trifonov et al. / MPIA-Grafikabteilung

Das Diagramm zeigt eine Abschätzung der inneren Zusammensetzung ausgewählter Exoplaneten, basierend auf ihren Massen und Erdeinheiten. Rot steht für Gliese 486b, orangefarbene Symbole zeigen Planeten um kühle Sterne wie Gliese 486. Graue Punkte zeigen Planeten um heißere Sterne. Die farbigen Kurven zeigen die theoretischen Masse-Radius-Beziehungen für reines Wasser bei 700 Kelvin (blau), für das Mineral Enstatit (orange), für die Erde (grün) und für reines Eisen (rot). Zum Vergleich sind im Diagramm zusätzlich Venus und Erde markiert.
Copyright: Trifonov et al. / MPIA-Grafikabteilung

Im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.abd7645) berichten Forschende um Trifon Trifonov vom Max-Planck-Institut für Astronomie und dem bereits erwähnten CARMENES-Konsortiums zudem von der Entdeckung einer ebenfalls heißen Super-Erde, die den 26 Lichtjahre entfernten roten Zwergstern „Gliese 486“ umkreist. Trotz seiner geringen Distanz zu seiner Muttersonne hat der als „Gliese 486b“ bezeichnete Planet möglicherweise einen Teil seiner ursprünglichen Atmosphäre behalten und eignete sich deshalb besonders gut, um seine Gashülle und sein Inneres mit der kommenden Generation von weltraum- und bodengestützten Teleskopen zu untersuchen.

Bei dem Planeten handelt es sich ebenfalls um eine Super-Erde mit der 2,8-fachen Erdenmasse, der 30 Prozent größer als die Erde ist. Er umkreist sein Muttergestirn auf einer Umlaufbahn innerhalb von 1,5 Tagen und in einem Abstand von 2,5 Millionen Kilometern. Da die Achsenrotation des Planeten genau so lange dauert, wendet der Planet seinem Stern (ebenso wie der Mond unserer Erde) stets dieselbe Seite zu. Obwohl der Stern „Gliese 486“ viel lichtschwächer und kühler als die Sonne ist, heizt er wegen der dichteren Nähe zu seinem Planeten dessen Oberfläche auf mindestens 430 Grad Celsius auf.

Damit ähnelt die Oberfläche von „Gliese 486b“ vermutlich eher jener der Venus, mit einer heißen und trockenen Landschaft, die von glühenden Lavaströmen durchzogen ist. Berechnungen zeigen außerdem, dass der Exoplanet eine ähnliche Zusammensetzung wie Venus und Erde besitzt, es sich also um einen Felsplaneten einschließlich eines metallischen Kerns handelt. Auf der Oberfläche dürfte die Anziehungskraft rund 70 Prozent stärker wirken ist als auf der Erde.

Künstlerische Darstellung der Oberfläche der Super-Erde „Gliese 486b“. Copyright/Quelle: RenderArea / mpia.de

Künstlerische Darstellung der Oberfläche der Super-Erde „Gliese 486b“.
Copyright/Quelle: RenderArea / mpia.de

„Im Gegensatz zur Venus hat Gliese 486b aber möglicherweise nur eine dünne Atmosphäre – oder gar keine“, erläutern die Forschenden. „Modellrechnungen liefern beide Szenarien, da die planetaren Gashüllen unter der Einstrahlung von Sternen im Lauf der Zeit vielleicht verdampfen. Andererseits trägt die Schwerkraft des Planeten dazu bei, dass sie erhalten bleiben. Es ist schwierig, das Gleichgewicht zwischen diesen beiden genannten Faktoren zu bestimmen.“

Die Hoffnung auf eine Atmosphäre und die Nähe dieses Exoplaneten mache die Entdeckung besonders spannend, weil schon bald die leistungsstarken Teleskope der nächsten Generation, wie etwas das ‚James Webb Space Telescope‘ (JWST) oder das ‚Extremely Large Telescope‘ an den Start gehen sollen und den Planeten ins Visier nehmen können.




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Quelle: ArXiv.org, MIPA

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