Simulation zeigt, wie erdgroße Planeten entstehen

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Künstlerische Darstellung von erdgroßen Planeten, die um einen roten Zwergstern kreisen (Illu).

Copyright: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Bern (Schweiz) – Mit neuen Computersimulationen zeigen Schweizer Astrophysiker, wie erdgroße Planeten entstehen, die – ähnlich wie der erst kürzlich entdeckte Planet um unseren Nachbarstern Proxima Centauri (…GreWi berichtete) – ihre Sterne innerhalb deren lebensfreundlicher Zonen umkreisen. Die Simulationen zeigen, dass solche Planeten häufig ungefähr die Größe der Erde haben und zudem über große Mengen an Wasser – und damit über die Grundlage zumindest des irdischen Lebens – verfügen.

Nachdem bereits im Mai 2016 gleich zwei erdgroße Planeten innerhalb der “grünen Zone” um den masseärmeren Stern “Trappist-1” entdeckt wurde (…GreWi berichtete), ist “Proxima b” damit schon der dritte potentiell erdähnliche und somit potentiell lebensfreundliche Planet innerhalb der sogenannten habitablen Zone eines sonnennahen roten Zwergsterns. Dieser Umstand lässt Astronomen und Astrophysiker darauf schließen, dass solche sogenannten Rote Zwerge vermutlich zahlreiche erdähnliche Planeten beherbergen könnten.

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(Die “habtiable Zone” beschreibt dabei jene Abstandsregion um einen Stern, innerhalb derer ein Planet diesen umkreisen muss, damit auf seiner Oberfläche aufgrund gemäßigter Temperaturen Wasser in flüssiger Form – und damit die Grundlage zumindest des irdischen Lebens – existieren kann.)

Wie Yann Alibert und Willy Benz vom Nationalen Forschungsschwerpunkt “PlanetS” und dem Center for Space and Habitability (CSH) an der Universität Bern aktuell und vorab via ArXiv.org und in einer kommenden Ausgabe des Fachjournals “Astronomy and Astrophysics” berichten, simulierten sie erstmals die Entstehung von Planeten, die erwartungsgemäß um Sterne kreisen, die zehnmal weniger Masse haben als die Sonne.

Die Berechnungen kommen den bisherigen Beobachtungen der erdähnlichen Planeten sehr nahe: “Unseren Modellen gelang es, Planeten zu erzeugen, die punkto Masse und Umlaufzeit den beobachteten Objekten gleichen”, erklärt Alibert und fphrt dazu weiter aus: “Interessanterweise haben wir herausgefunden, dass Planeten in engen Umlaufbahnen um diese Art Sterne klein sind. Ihr Radius liegt typischerweise zwischen 0,5 und 1,5 Erdradien und entspricht am häufigsten einem Erdradius. Künftige Entdeckungen werden zeigen, ob wir richtig liegen”

Zudem haben die Astrophysiker den Wassergehalt der Planeten bestimmt, die ihren kleinen Mutterstern in der bewohnbaren Zone umkreisen; “Bei allen Fällen enthalten 90 Prozent der Planeten einen Wasseranteil von mehr als 10 Prozent. Zum Vergleich: In der Erdmasse beträgt der Wasseranteil nur etwa 0,02 Prozent. Die meisten dieser fernen Planeten sind also im Unterschied zur Erde buchstäblich Wasserwelten. Dies bedeutet auch, dass sie von sehr tiefen Ozeanen bedeckt wären – und auf dem Meeresgrund käme das Wasser in Form von Eis vor wegen des enormen Druckes.”

Allerdings könne es – was die Lebensfreundlichkeit solcher Planeten anbetrifft – auch zu viel Wasser geben, erläutert Willy Benz, der auch Leiter der CHEOPS-Mission für die Schweiz ist, die potenziell lebensfreundliche Planeten aufspüren soll.

In früheren Studien zeigten die Berner Wissenschaftler, dass zu viel Wasser lebensfeindlich sein kann, da es die Regulierung der Oberflächentemperatur verhindern und das Klima destabilisieren würde (…GreWi berichtete). “Aber dies gilt für die Erde, während wir es hier mit bedeutend exotischeren Planeten zu tun haben, die einem viel unwirtlicheren Strahlungsumfeld ausgesetzt sein könnten und ihrem Stern vielleicht immer die gleiche Seite zuwenden.”

“Bewohnbar oder nicht – die Untersuchung von Planeten bei sehr massearmen Sternen wird spannende neue Resultate liefern, die unser Wissen über die Entstehung, Entwicklung und Bewohnbarkeit von Planeten erweitert” fassen die Wissenschaftler abschließend zusammen: “Da diese Sterne bedeutend weniger leuchtstark als die Sonne sind, kann ein Planet seinem Mutterstern viel näher sein, bevor seine Oberflächentemperatur zu hoch wird für flüssiges Wasser und es verdampfen würde. Zudem sind die meisten Sterne in der Nachbarschaft der Sonne rote Zwerge wie Proxima Centauri. Und Planeten, die nahe bei ihrem Mutterstern liegen, sind zurzeit einfacher zu entdecken und zu untersuchen. Weil diese erdähnlichen Planeten also relativ nah, gut beobachtbar und vermutlich zahlreich sind, bieten sie Forschenden gute Bedingungen, um sie zu untersuchen.”

GreWi-Kurzgefaßt
– Neue Computersimulationen zeigen, dass Planeten innerhalb der lebensfreundlichen Zonen um Zwergsterne häufig Erdgröße erreichen und über großer Mengen an Wasser verfügen.
– Allerdings kann auch zu viel Wasser die Lebensfreundlichkeit eines Planeten beeinträchtigen, da es die Regulierung der Oberflächentemperatur verhindern und das Klima destabilisieren kann.

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