Neue Schätzung über Anzahl erdähnlicher Exoplaneten
Copyright: Lumina Obscura (via Pixabay.com) / Pixabay License
State College (USA) – In einer aktuellen Studie liefern Wissenschaftler eine neue und bislang genaueste Schätzung der Frequenz, mit der Planeten, die der Erde in ihrer Größe und Entfernung zu ihrem Mutterstern ähnlich sind, um Sterne herum auftreten, die unserer Sonne ähnlich sind.
Wie das Team um Dr. Danley Hsu und Professor Eric B. Ford von der Penn State University aktuell im „Astronomical Journal“ (DOI: 10.3847/1538-3881/ab31ab) berichtet, sei die Kenntnis der Häufigkeit dieser potentiell lebensfreundlichen Planeten für die Planung zukünftiger astronomischer Missionen enorm wichtig, um nahegelegene felsige Planeten um sonnenähnliche Sterne herum zu charakterisieren, auf denen Leben möglich sein könnte.
Bislang wurden bereits Tausende von Planeten unter anderem mit dem NASA-Weltraumteleskop „Kepler“ entdeckt. Das Weltraumteleskop beobachtete Hunderttausende von Sternen und entdeckte dort Planeten anhand deren sogenannter Transits vor ihrem Mutterstern. Solche Transits treten immer auf, wenn die Umlaufbahn eines Planeten auf einer Ebene zwischen seinem Stern und dem Teleskop verläuft und einen Teil des Lichts des Sterns so blockiert wird, dass das Sternenlicht minimal abgeschwächt wird. Durch die Messung des Dimmvolumens und der Dauer zwischen den Durchgängen sowie durch Informationen über die Eigenschaften des Sterns charakterisieren Astronomen die Größe des Planeten und die Entfernung zwischen dem Planeten und seinem Wirtsstern.
www.grenzwissenschaft-aktuell.de
+ HIER können Sie den täglichen und kostenlosen GreWi-Newsletter bestellen +
„Kepler entdeckte Planeten mit einer Vielzahl von Größen, Zusammensetzungen und Bahnen“, erläutert Ford und führt weiter aus: „Wir wollen diese Entdeckungen nutzen, um unser Verständnis der Planetenbildung zu verbessern und zukünftige Missionen zu planen, um nach Planeten zu suchen, die bewohnbar sein könnten. Allerdings ist die einfache Zählung von Exoplaneten einer bestimmten Größe oder Entfernung irreführend, da es viel schwieriger ist, kleine Planeten weit weg von ihrem Stern zu finden, als große Planeten in der Nähe ihres Sterns“.
Um diese Hürde zu überwinden, entwickelten die Forscher eine neue Methode, um die Häufigkeit von Planeten über eine Vielzahl von Größen und Orbitalabständen abzuleiten. Das neue Modell simuliert Universen von Sternen und Planeten und untersucht dann diese simulierten Universen, um festzustellen, wie viele der Planeten von Kepler in diesen simulierten „Universen“ entdeckt worden wären.
„Wir haben den endgültigen Katalog der von Kepler identifizierten Planeten und verbesserte Sterneigenschaften anhand der Daten der europäischen Gaia-Sonde verwendet, um unsere Simulationen zu erstellen“, erläutert Hsu. „Durch den Vergleich der Ergebnisse mit den von Kepler katalogisierten Planeten haben wir die Rate der Planeten pro Stern charakterisiert zeigen, wie das von der Planetengröße und der Orbitaldistanz abhängt. Unser neuartiger Ansatz ermöglichte es dem Team, mehrere Effekte zu berücksichtigen, die in früheren Studien nicht berücksichtigt wurden.“
Die Ergebnisse der Studie seien besonders relevant für die Planung zukünftiger Raumfahrtmissionen zur Charakterisierung potentiell erdähnlicher Planeten, berichten die Autoren. „Während die Kepler-Mission Tausende von kleinen Planeten entdeckte, sind die meisten so weit weg, dass es für Astronomen schwierig ist, Details über ihre Zusammensetzung und Atmosphäre zu erfahren.“
„Wissenschaftler sind besonders daran interessiert, nach Biomarkern zu suchen – Molekülen, die auf das Leben hinweisen – in der Atmosphäre von in etwa erdgroßen Planeten, die in der „habitablen Zone“ sonnenähnliche Sterne umkreisen“, sagte Ford. „Diese lebensfreudliche Zone ist eine Reihe von Orbitalabständen, in denen die Planeten flüssiges Wasser auf ihren Oberflächen unterstützen könnten. Die Suche nach Beweisen für das Leben auf erdgroßen Planeten innerhalb dieser ‚grünen Zonen‘ sonnenähnlicher Sterne erfordert eine große neue Raumfahrtmission.“
Wie umfangreich diese Mission sein muss, hängt von der Fülle der erdgroßen Planeten ab. Die NASA und die National Academies of Science untersuchen derzeit Missionskonzepte, die sich in ihrem Umfang und ihren Fähigkeiten erheblich unterscheiden: „Sind erdgroße Planeten selten, dann sind die nächsten erdähnlichen Planeten weiter entfernt und es bedürfte einer großen, ehrgeizigen Mission, um nach Beweisen für Leben auf potentiell erdähnlichen Planeten zu suchen“, erläutern die Forscher. „Andererseits, wenn es viele erdgroße Planeten gibt, dann wird es erdgroße Exoplaneten geben, die Sterne in der Nähe unserer Sonne umkreisen. Dann könnte schon ein relativ kleines Observatorium in der Lage sein, die Atmosphären solcher Planeten zu untersuchen.“
„Während die meisten der Sterne, die Kepler beobachtete, Tausende von Lichtjahren von der Sonne entfernt sind, beobachtete Kepler dennoch eine genügend große Stichprobe von Sternen, so dass wir eine statistische Analyse durchführen können, um die Rate der erdgroßen Planeten in der lebensfreundlichen Zone der nahegelegenen sonnenähnlichen Sterne zu schätzen“, so Hsu.
Basierend auf ihren Simulationen schätzen die Forscher nun, dass erdnahe Planeten von dreiviertel bis anderthalb mal so groß wie die Erde mit Umlaufzeiten von 237 bis 500 Tagen etwa bei jedem vierten Stern vorkommen. Wichtig ist, dass ihr Modell auch die Unsicherheit in dieser Schätzung quantifiziert. Die Autoren empfehlen, dass zukünftige Planetenentdeckungsmissionen mit einer Rate planen, die von einem Planeten pro 33 Sterne bis zu fast Planeten um jeden zweiten Stern reicht.
„Zu wissen, wie oft wir damit rechnen müssen, Planeten einer bestimmten Größe und Umlaufzeit zu finden, ist äußerst hilfreich für die Optimierung von Untersuchungen für Exoplaneten.“
© grenzwissenschaft-aktuell.de
