Entdeckung um Sonnen-Nachbar: Super-Erde umkreist Barnards Stern

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Künstlerische Darstellung der neuentdeckten Super-Erde, die den Barnards Stern umkreist (Illu.).
Copyright: ESO/M. Kornmesser

Barcelona (Spanien) – Mit dem „Red Dots-Programm“ suchen europäische Astronomen nach Planeten um die unserer Sonne am nächstgelegenen Nachbar-Zwergsterne. Nachdem dabei 2016 schon ein potentiell lebensfreundlicher Planet im gerade einmal 4,2 Lichtjahre entfernten Dreifach-Sternsystem Alpha Centauri entdeckt wurde, berichten die Red-Dots-Astronomen jetzt von „überzeugenden Beweise“ für einen Planeten um den der Sonne am nächsten liegenden Einzelstern.

Bei dem Stern handelt es sich um den sogenannten Barnards Stern, der von unserer Sonne gerade einmal 6 Lichtjahre entfernt ist. Auch vielen Hobby-Astronomen ist der Stern bekannt, da es sich um den sich am schnellsten bewegenden Stern am Nachthimmel handelt.

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Mit Hilfe der Beobachtungsprogramme „Red Dots“ und „CARMENES“, mit denen Daten verschiedener Teleskope weltweit, darunter der ESO-Planetenjäger HARPS, zusammengeführt wurden, gelang den Astronomen um Ignasi Ribas vom Institut d‘ Estudis de Especials de Catalunya und dem Institut de Ciències de l’Espai nun der Nachweis eines dortigen Planeten, der mindestens 3,2 mal so massereich ist wie unserer Erde. Es handelt sich also um eine sogenannte Super-Erde. Damit ist der neu entdeckte Planet mit der Bezeichnung „Barnards Star b“ nach „Proxima Centauri b“ der zweitnächste bekannte Exoplanet der Erde.

Diese Abbildung zeigt das Sternbild Ophiuchus (der Schlangenträger), das sich über den Himmelsäquator erstreckt. Die Grafik zeigt die Position von Barnards Stern und stellt die meisten Sterne dar, die für das bloße Auge in einer klaren, dunklen Nacht sichtbar sind. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.)
Copyright: ESO, IAU and Sky & Telescope

„Die gesammelten Daten deuten darauf hin, dass der Planet eine Super-Erde sein könnte, die mindestens die 3,2-fache Masse der Erde aufweist und ihren Mutterstern in etwa 233 Tagen umkreist“, berichtet die Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (ESO) und fphrt dazu weiter aus: „Barnards Stern, der Wirtstern des Planeten, ist ein Roter Zwerg, ein kühler, massearmer Stern, der diese neu entdeckte Welt nur schwach beleuchtet. Licht von Barnards Stern versorgt seinen Planeten mit nur 2% der Energie, die die Erde von der Sonne erhält.“

Obwohl der Planet seinen Zentralstern sehr dicht umkreist – in nur 0,4-facher Entfernung von Erde und Sonne – liegt er nahe an der sog. Schneelinie und damit jener Abstandsregion um seinen Stern, innerhalb derer flüchtige Verbindungen wie Wasser zu festem Eis kondensieren können. „Diese eisige, schattige Welt könnte eine Temperatur von -170°C haben, was sie für das Leben, wie wir es kennen, unwirtlich macht“, so die Astronomen.

Der nach dem Astronomen E. E. Barnard benannte Stern selbst ist zwar vermutlich etwa doppelt so alt wie unsere Sonne und relativ inaktiv, hat aber auch die schnellste scheinbare Bewegung aller Sterne am Nachthimmel. Super-Erden wiederum sind die häufigste Art von Planeten, die sich um massearme Sterne wie Barnards Stern bilden, was diesem neu entdeckten Planetenkandidaten Glaubwürdigkeit verleiht. Darüber hinaus sagen aktuelle Theorien zur Planetenbildung voraus, dass die Schneelinie der ideale Ort für die Bildung solcher Planeten ist.

Während frühere Suchaktionen nach einem Planeten um Barnards Stern keine Ergebnisse erbrachten, gelang der jüngste Durchbruch nur durch die Kombination von Messungen mit mehreren hochpräzisen Instrumenten, die auf Teleskopen auf der ganzen Welt montiert sind.

„Nach einer sehr sorgfältigen Analyse sind wir zu 99% zuversichtlich, dass der Planet da ist“, erklärt Ignasi Ribas. „Wir werden diesen sich schnell bewegenden Stern jedoch weiterhin beobachten, um mögliche, aber unwahrscheinliche natürliche Variationen der stellaren Helligkeit auszuschließen, die als das Signal eines Planeten fehlgedeutet werden könnten.“

Künstlerische Darstellung der vermuteten Oberfläche der neuentdeckten Super-Erde, die den Barnards Stern umkreist (Illu.).
Copyright: ESO/M. Kornmesser

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Entdeckt wurde der Planet durch die als Radialgeschwindigkeitsmethode bezeichnete indirekte Nachweismethode für Exoplaneten, die sich den sog. Doppler-Effekt zu Nutze macht: Während der Planet den Stern umkreist, lässt seine Anziehungskraft den Stern wackeln. Wenn sich der Stern von der Erde entfernt, verschiebt sich sein Spektrum in den roten Bereich, d.h. es verschiebt sich zu höheren Wellenlängen. Ebenso wird das Sternenlicht in Richtung kürzerer, blauerer Wellenlängen verschoben, wenn sich der Stern auf die Erde zubewegt. Astronomen nutzen diesen Effekt, um die Geschwindigkeitsänderungen eines Sterns, hervorgerufen durch einen umlaufenden Exoplaneten, zu messen – mit erstaunlicher Genauigkeit. Das HARPS-Instrument kann Veränderungen der Sterngeschwindigkeit von nur 3,5 km/h erkennen. Das entspricht der Schrittgeschwindigkeit.

– Die Geschichte hinter dieser Entdeckung wird im ESOBlog dieser Woche näher erläutert.

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