Milliarden bewohnbare Planeten in der Milchstraße?

Neue Ergebnisse des ESO-Planetenjägers HARPS zeigen, dass felsige Planeten, die nicht viel größer als unsere Erde sind, ausnehmend häufig in den habitablen Zonen um schwach leuchtende rote Sterne vorkommen. Ein international besetztes Forscherteam schätzt ihre Anzahl allein in der Milchstraße auf mehrere zehn Milliarden; einige hundert davon befinden sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu unserer Sonne. Dies ist die erste direkte Messung der Häufigkeit sogenannter Supererden in Umlaufbahnen um rote Zwergsterne, einem Sternentyp, zu dem etwa 80 Prozent aller Sterne der Milchstraße zählen.

Ein international besetztes Forscherteam veröffentlichte die erste Schätzung der Anzahl leichter Planeten, die sich in Umlaufbahnen um rote Zwergsterne befinden. Das Team stützte sich dazu auf Beobachtungen, die mit dem HARPS-Spektrografen am 3,6-Meter-Teleskop des La Silla- Observatoriums der ESO in Chile gewonnen wurden.

Die Untersuchung ergänzt eine noch nicht lange zurückliegende Forschungsarbeit, in der die Zahl von Exoplaneten mit einer völlig anderen Methode geschätzt wurde. Damals konnte gezeigt werden, dass es in der Milchstraße eine sehr große Zahl von Exoplaneten gibt. Die hier untersuchte sehr wichtige Klasse von Exoplaneten konnte allerdings nicht erfasst werden.

Das HARPS-Team suchte nach Exoplaneten, die rote Zwergsterne umkreisen – die häufigste Art von Sternen in der Milchstraße. Rote Zwerge haben im Vergleich zur Sonne deutlich niedrigere Oberflächentemperaturen. Sie sind jedoch sehr häufig und haben lange Lebensspannen. Daher machen sie in der Milchstraße 80 Prozent aller Sterne aus.

„Unsere neuen Beobachtungen mit HARPS zeigen, dass wohl etwa 40 Prozent aller roten Zwerge von einer Supererde umkreist werden, die sich in der habitablen Zone des Sterns befindet – also in dem Abstandsbereich, in dem flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche vorkommt“, so Xavier Bonfils vom IPAG-Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble in Frankreich, der Leiter der Studie. „Weil rote Zwerge so häufig sind – in der Milchstraße gibt es etwa 160 Milliarden –, führt uns das zu der erstaunlichen Schlussfolgerung, dass es alleine in unserer Milchstraße mehrere zehn Milliarden solcher Planeten gibt.“

Das HARPS-Team überwachte während einer sechsjährigen Beobachtungsphase 102 sorgfältig ausgewählte rote Zwerge am Südhimmel. Dabei fanden die Astronomen insgesamt neun Supererden (also Planeten mit Massen zwischen einer und zehn Erdmassen). Unter diesen Planeten waren auch zwei, die ihre Zentralgestirne – Gliese 581 und Gliese 667 C – innerhalb deren habitabler Zone umkreisen.

Die Forscher berechneten anschließend, wie häufig verschiedene Arten von Exoplaneten rote Zwergsterne begleiten. Hierfür wurden sämtliche bisherigen Beobachtungen kombiniert, auch die von Sternen, bei denen keine Planeten gefunden wurden. Die Wissenschaftler prüften auch nach, welcher Anteil der bereits bekannten Exoplaneten mit der neuen Methode hätte gefunden werden können. Das Ergebnis: Supererden in der habitablen Zone der Zwergsterne kommen mit einer Häufigkeit von 41 Prozent vor. (Die Grenzen des Fehlerbereichs dieser Abschätzung liegen bei 28 Prozent und 95 Prozent.)

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Massereiche Planeten – wie in unserem Sonnensystem die Gasriesen Jupiter und Saturn – kommen bei roten Zwergsternen dagegen nur selten vor: Weniger als 12 Prozent der roten Zwerge werden den Abschätzungen des HARPS-Teams nach von Riesenplaneten – also Planeten mit 100- bis 1000-facher Masse der Erde – umkreist.

Da sich in der Umgebung unseres Sonnensystems viele rote Zwerge befinden, ergibt die neue Schätzung, dass es innerhalb von 30 Lichtjahren um die Sonne etwa einhundert Supererden geben müsste, die ihren Zentralstern in der habitablen Zone umlaufen .

„Die habitable Zone eines roten Zwergs – also der Bereich, in dem flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche vorkommen kann – liegt viel näher am Zentralstern als die Bahn der Erde an der Sonne“, erklärt Stéphane Udry vom Observatoire de Genève, ein weiteres Mitglied des Teams. „Wir wissen aber, dass rote Zwerge zu Helligkeitsausbrüchen neigen, zu sogenannten Flares. Diese Flares setzen die Planeten einer sehr intensiven Ultraviolett- und Röntgenstrahlung aus. Die Existenz von Leben dürfte unter solchen Umständen sehr unwahrscheinlich sein.“

Einer der im Rahmen der HARPS-Durchmusterung von roten Zwergsternen entdeckten Planeten trägt die Bezeichnung Gliese 667Cc. Die Bezeichnung bedeutet, dass es sich um den zweiten bekannten Planeten handelt (das zweite c), der die dritte Komponente (C) des Dreifach-Sternsystems Gliese 667 umkreist; der erste Planet wurde im Jahr 2009 entdeckt. Seine Umlaufbahn scheint nahe der Mitte der habitablen Zone zu liegen. Obwohl dieser Planet mehr als die vierfache Masse der Erde besitzt, handelt es sich bei ihm doch um den bisher ähnlichsten unserer Heimatwelt. Auf seiner Oberfläche herrschen mit großer Wahrscheinlichkeit Bedingungen, die das Vorkommen von flüssigem Wasser ermöglichen. Gliese 667Cc ist die zweite Supererde innerhalb der habitablen Zone eines roten Zwerges, die im Rahmen der HARPS-Durchmusterung gefunden wurde. Die erste entdeckte Supererde war Gliese 581d, deren Entdeckung 2007 bekannt gegeben wurde und 2009 bestätigt werden konnte.

„Wir wissen nun, dass viele rote Zwerge in der Nachbarschaft unseres Sonnensystems von Supererden umkreist werden dürften. Wir müssen sowohl HARPS als auch Instrumente der Zukunft einsetzen, um diese Planeten in unserer Nachbarschaft tatsächlich nachweisen zu können. Einige dieser Planeten müssten von der Erde aus gesehen auf ihrer Bahn vor ihrem Zentralstern vorüberziehen. Das würde uns die aufregende Gelegenheit geben, die Atmosphäre des jeweiligen Planeten zu untersuchen und nach Spuren von Leben zu fahnden“, schließt Xavier Delfosse, ebenfalls Mitglied des Teams. (dk / idw-online)