NASA-Teleskop findet erdgroßen Planeten in lebensfreundlicher Zone

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Orbitaldigramm der drei um den Stern „TOI 700“ bekannten Planeten und seiner habitablen, also potentiell lebensfreundlichen Zone (Illu.). Copyright: NASA's Goddard Space Flight Center

Orbitaldigramm der drei um den Stern „TOI 700“ bekannten Planeten und seiner habitablen, also potentiell lebensfreundlichen Zone (Illu.).
Copyright: NASA’s Goddard Space Flight Center

Washington (USA) – Der neue NASA-Planetensucher „TESS“ hat seinen ersten erdgroßen Planeten in der lebensfreundlichen Zone um den Stern „TOI 700“ entdeckt und durch Folgebeobachtungen bestätigt. Es handelt sich um einen der wenigen erdgroßen Planeten, die bisher in der sogenannten habitablen Zone eines Sterns entdeckt wurden.

Wie das NASA-Team aktuell auf der 235. Tagung der American Astronomical Society (AAS) in Honolulu und drei geplanten Fachartikeln berichtet, umkreist der derzeit noch als „TOI 700 d“ bezeichneten Planet seinen Stern – einen kühlen M-Zwergstern in etwas mehr als 100 Lichtjahren Distanz zu unserer Sonne im südlichen Sternbild Dorado.

“TESS wurde speziell entwickelt und gestartet, um erdgroße Planeten zu finden, die nahe gelegene Sterne umkreisen”, sagte Paul Hertz, Abteilungsleiter für Astrophysik am NASA-Hauptsitz in Washington. “Planeten in der Nähe von Sternen lassen sich am einfachsten mit größeren Teleskopen im Weltraum und auf der Erde verfolgen. Die Entdeckung von TOI 700 d ist eine wichtige wissenschaftliche Erkenntnis für TESS.“

Der Stern „TOI 700“ besitz ungefähr 40 der Masse und Größe unserer Sonne und ungefähr die Hälfte ihrer Oberflächentemperatur. Der Stern taucht in 11 der 13 Sektoren auf, die TESS während des ersten Missionsjahres beobachtet hat. Insgesamt haben die TESS-Wissenschaftler damit bereits 3 Planeten um den Stern identifiziert:

Der innerste Planet, TOI 700 b genannt, hat fast genau die Größe der Erde, ist wahrscheinlich felsig und führt alle 10 Tage eine Umlaufbahn durch. Der mittlere Planet, TOI 700 c, ist 2,6-mal größer als die Erde – zwischen der Größe der Erde und Neptun – und umkreist alle 16 Tage und ist wahrscheinlich eine von Gas dominierte Welt. TOI 700 d, der äußerste bekannte Planet im System und der einzige in der bewohnbaren Zone, ist 20% größer als die Erde, umkreist alle 37 Tage und erhält von seinem Stern 86% der Energie, die die Sonne der Erde liefert.

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Die Wissenschaftler vermuten, dass alle drei Planeten gezeitenmäßig an ihren Stern gebunden sind, was bedeutet, dass sie sich einmal pro Umlaufbahn drehen, so dass eine Seite ständig in Richtung des Sterns weist – ähnlich, Mond und Erde.

Der Stern wurde ursprünglich in der TESS-Datenbank fälschlicherweise als unserer Sonne ähnlicher eingestuft, was bedeutete, dass die Planeten größer und heißer wirkten, als sie wirklich sind. “Als wir die Parameter des Sterns korrigierten, sanken die Größen seiner Planeten und wir stellten fest, dass der äußerste etwa so groß wie die Erde und innerhalb der bewohnbaren Zone war”, sagte Emily Gilbert, eine Doktorandin an der Universität von Chicago. “Darüber hinaus haben wir in elf Monaten keine Flares des Stern gesehen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der TOI 700 d lebensfreundlich ist und es einfacher macht, seine atmosphärischen und Oberflächenbedingungen zu modellieren.”

Da der TOI 700 hell und uns vergleichsweise nahe liegt, der Stern zudem keine größere Aktivität aufweist, könnte das System ein erstklassiger Kandidat für weitere präzise Massenmessungen durch aktuelle bodengestützte Observatorien sein. Diese Messungen könnten die Schätzungen der Wissenschaftler bestätigen, dass die inneren und äußeren Planeten felsig sind und der mittlere Planet aus Gas besteht. Zukünftige Missionen könnten dann auch untersuchen, ob die Planeten eine Atmosphäre besitzen, und falls ja, sogar deren Zusammensetzung bestimmen.

Während die genauen Bedingungen für „TOI 700 d“ noch nicht bekannt sind, können Wissenschaftler aktuelle Informationen wie die Größe des Planeten und die Art des Sterns, den er umkreist, verwenden, um Computermodelle zu erstellen und Vorhersagen zu treffen. Forscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, haben 20 potenzielle Umgebungen für „TOI 700 d“ modelliert, um festzustellen, ob eine Version zu für die Bewohnbarkeit geeigneten Oberflächentemperaturen und -Druckverhältnissen führen würde.

Ihre 3-D-Klimamodelle untersuchten eine Vielzahl von Oberflächentypen und atmosphärischen Zusammensetzungen, die typischerweise mit dem zusammenhängen, was Wissenschaftler als potenziell lebensfreundliche Welten betrachtet. Da „TOI 700 d“ an seinen Stern gebunden ist, können sich die Wolkenformationen und Windmuster des Planeten deutlich von denen auf der Erde unterscheiden.

Eine Simulation beinhaltete einen ozeanbedeckten Planeten mit einer dichten, von Kohlendioxid dominierten Atmosphäre, ähnlich der, von der Wissenschaftler vermuten, dass sie den Mars in jungen Jahren umgab. Die Modellatmosphäre enthält eine tiefe Wolkenschicht auf der dem Stern zugewandten Seite. Ein anderes Modell zeigt „TOI 700 d“ als wolkenlose Nur-Land-Version der modernen Erde, bei der Winde von der Nachtseite des Planeten wegfließen und auf dem Punkt konvergieren, der direkt dem Stern zugewandt ist.

Wenn Sternenlicht die Atmosphäre eines Planeten durchdringt, interagiert es mit Molekülen wie Kohlendioxid und Stickstoff, um bestimmte Signale zu erzeugen, die als Spektrallinien bezeichnet werden. Das Modellierungsteam unter der Leitung von Gabrielle Engelmann-Suissa, einer Forschungsassistentin der Universities Space Research Association bei Goddard, erstellte simulierte Spektren für die 20 modellierten Versionen des „TOI 700 d“.

“Wenn wir eines Tages echte Spektren von „TOI 700 d“ haben, können wir diese zurückverfolgen, mit dem nächsten simulierten Spektrum und dann mit einem Modell abgleichen”, sagte Engelmann-Suissa. “Es ist aufregend, denn egal, was wir über den Planeten erfahren, es wird ganz anders aussehen als das, was wir hier auf der Erde haben.”

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Quelle: NASA

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