„Er ist unser Nachbar“

Astronomen haben die Entdeckung eines Exoplaneten in lediglich 4,2 Lichtjahren Entfernung verkündet, der dort den roten Zwergstern Proxima Centauri umläuft. Laut den Berechnungen der Wissenschaftler ist der auf den Namen Proxima Centauri b getaufte Planet nur wenig größer als die Erde – und befindet sich in einem Abstand von seinem Stern, der flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche ermöglichen könnte. Darüber berichten Guillem Anglada-Escudé von der University of London und seine Kollegen im Fachmagazin „Nature“. Über diesen aufsehenerregenden Fund sprach Welt der Physik mit Artie Hatzes von der Landessternwarte Thüringen.

Welt der Physik: Bislang wurden über 3500 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Was macht Proxima Centauri b besonders?

Artie Hatzes: Dafür gibt es verschiedene Gründe. Zum einen ähnelt seine Masse der der Erde, er ist also relativ klein und davon haben wir noch nicht viele Exemplare gefunden. Zum anderen befindet er sich in der sogenannten habitablen Zone um seinen Stern Proxima Centauri, wo es prinzipiell flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche geben kann, was als die Grundvoraussetzung für die Entwicklung von biologischer Aktivität gilt. Proxima Centauri ist ein recht kühler roter Zwergstern, weshalb die habitable Zone ziemlich nah am Stern liegt – noch näher am Stern wäre es zu heiß und das Wasser würde verdampfen, bei einem zu großen Abstand hingegen gefrieren. Und der wichtigste Grund ist, dass Proxima Centauri b von uns aus gesehen der nächstgelegene Exoplanet ist. Er ist wirklich unser Nachbar.

Artie Hatzes von der Landessternwarte Thüringen.

Wie wurde der Exoplanet gefunden?

Er wurde mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt. Dabei wird die Bewegung des Sterns vermessen, denn wenn sich ein Planet um den Stern bewegt, bewirkt seine Schwerkraft, dass sich der Stern ein klein wenig um den gemeinsamen Massenschwerpunkt hin und her bewegt. Indem man die Dopplerverschiebung des Sternenlichts ins Bläuliche oder ins Rötliche dieses Sterns vermisst, die sich aus dieser Bewegung ergibt, kann man herausfinden, ob sich ein Planet in seiner Nähe befindet. Mit dieser Methode wurde der erste Exoplanet überhaupt entdeckt, es ist die bekannteste Methode und hat das Forschungsfeld der Exoplaneten überhaupt erst begründet.

2012 wurde bereits schon einmal die Entdeckung eines Exoplaneten in diesem Sternsystem verkündet – dabei wurde die gleiche Methode verwendet. Allerdings stellte sich der Fund als Störsignal heraus: Den Exoplaneten gibt es gar nicht. Wie können die Forscher sich sicher sein, dass ihr Fund diesmal tatsächlich ein Exoplanet ist?

Proxima Centauri ist der kleinste Stern in einem Mehrfachsternsystem, zu dem auch die Sterne Alpha Centauri A und Alpha Centauri B gehören. 2012 handelte es sich um einen Exoplaneten, der sich um Alpha Centauri B bewegen sollte und damals somit als nächstgelegener Exoplanet galt. Ich war aber von Anfang skeptisch, was diesen angeblichen Planeten anging. Wenn man die Beobachtungsdaten auf eine gewisse Weise analysierte, sah man tatsächlich ein Signal, das aber bei anderen Analysemethoden wieder verschwand.

Woran lag das?

Die Aktivität des Sterns hat das Signal des angeblichen Planeten überlagert, weil das Signal an sich so klein war. Deshalb musste man diese Aktivität herausfiltern. Das ist hier aber nicht der Fall, das Signal von Proxima Centauri b ist glasklar. Man muss die Daten überhaupt nicht filtern, um es zu entdecken. Als ich sie selbst angeschaut habe, war ich schon nach zehn Minuten davon überzeugt: Das ist wirklich ein Exoplanet.

Wie sieht Proxima Centauri b aus, was sind seine Eigenschaften?

Wir haben leider keine Ahnung. Alles was wir kennen, ist seine Masse. Proxima Centauri b ist mindestens 1,3-mal so massereich wie die Erde. Mit der Radialgeschwindigkeitsmethode können wir aber lediglich eine Untergrenze festlegen, er könnte also auch etwas größer sein. Aber seine Masse sollte nicht mehr als zwei Erdmassen betragen. Wir wissen, dass er für eine Umlaufbahn rund elf Tage benötigt. Die Masse seines Sterns beträgt etwa zwölf Prozent der Sonnenmasse und seine Temperatur etwa 3000 Grad Celsius – das ist die Hälfte der Sonnentemperatur. Daraus kann man berechnen, dass auf dem Planeten Temperaturen herrschen könnten, wo es flüssiges Wasser geben könnte. Das ist aber alles, was wir wissen, alles andere wäre reine Spekulation.

Das ESO 3,6 Meter Teleskop ermöglichte die Entdeckung von Proxima Centauri b.

Prinzipiell liegt Proxima Centauri b aufgrund der Temperatur in der habitablen Zone. Heißt das, dass Leben dort prinzipiell möglich wäre?

Das ist jedes Mal so, wenn Astronomen einen Exoplaneten finden, dessen Entfernung von seinem Stern genau richtig wäre, dass es dort flüssiges Wasser geben könnte. Dann sprechen sie davon, dass er in der habitablen Zone liegt. Ich mag aber diesen Begriff nicht, denn wenn man ihn als Laie hört, denkt man leicht an kleine grüne Männchen, an Pflanzen und an Meere. Es gibt aber viele Faktoren, die die Bewohnbarkeit beeinflussen.

Welche Faktoren sind das?

Ein wichtiger Aspekt ist die Aktivität des Sterns, zum Beispiel ob es Ausbrüche von energiereicher Strahlung und Teilchen gibt. Und Proxima Centauri ist in dieser Hinsicht ein sehr aktiver Stern. Er sendet außerdem jede Menge an ultravioletter Strahlung und Röntgenstrahlung aus. Nun ist die Sonne zwar auch aktiv, aber wir alle wären nicht hier, wenn die Erde kein Magnetfeld hätte, das uns vor solchen schädlichen Einflüssen schützt. Ein Planet wie Proxima Centauri b bräuchte also mindestens ein Magnetfeld, um ihn bewohnbar zu machen. Ein anderer Faktor ist die Tatsache, dass der Planet aufgrund seiner Nähe zum Stern diesem immer dieselbe Seite zuwendet. Ähnlich wie sich der Mond der Erde immer von derselben Seite zeigt, ist auch seine Rotation gebunden und er braucht für eine Umdrehung um die eigene Achse genauso lang wie für einen Umlauf um den Stern. Aber kann er dann ein Magnetfeld erzeugen? Gibt es Plattentektonik? Und dann braucht man auch noch die richtige Atmosphäre. Wenn man eine Liste mit all den Faktoren erstellt, die man für die Bewohnbarkeit braucht, steht zwar die Temperatur ganz oben, ist aber nur einer von vielen Aspekten.

Wie können Astronomen mehr über Proxima Centauri b herausfinden?

Wir sollten versuchen, das Licht des Planeten selbst aufzuspüren, das er entweder ausstrahlt oder reflektiert. So könnten wir anhand seiner Spektralfarben herausfinden, ob es dort Wasser oder Sauerstoff gibt. Dadurch dass der Exoplanet so nah ist, ist er der beste Kandidat, um solche Forschung zu betreiben. Aber das macht den Planeten wirklich zu etwas ganz Besonderem: Er ist so nah, dass die Chancen gut stehen, dass wir sein Licht empfangen können.

Welche Teleskope sind für seine genauere Untersuchung geeignet?

Man braucht große Teleskope, weil das Licht des Planeten so schwach ist. Am besten funktioniert das natürlich vom Weltraum aus und das beste Instrument wird das James Webb Weltraumteleskop sein, das 2018 startet. Auch die anderen sehr großen Teleskope wie das European Extremely Large Telescope, die sich derzeit in Planung befinden, werden dafür geeignet sein.

Ist die Idee, eine Sonde zu Proxima Centauri b schicken, realistisch?

Nein, zumindest derzeit ist das nicht möglich. Ich habe das einmal durchgerechnet: Zum Beispiel ist die Sonde New Horizons, die zu Pluto geflogen ist, die schnellste je gebaute Raumsonde. Und selbst die hat zehn Jahre bis zu Pluto gebraucht und befand sich damit immer noch innerhalb unseres eigenen Sonnensystems. Aber selbst New Horizons würde 150 000 Jahre brauchen, um bis zu Proxima Centauri b zu gelangen. Aber sobald wir Raumsonden hätten, die wir beispielsweise bis auf zwanzig Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen könnten, würde diese Reise nur noch etwa zwanzig Jahre dauern. Deshalb ist das vielleicht in ein paar Hundert Jahren gar keine so verrückte Idee mehr.