Rote Zwergsterne und ihre Planeten

Die häufigste Art von Sternen in der Milchstraße sind Rote Zwergsterne. Sie sind kleiner und kühler als unsere Sonne und werden von drei unterschiedlichen Arten von Planeten umkreist: Solche mit einer ausgedehnten Atmosphäre, Gesteinsplaneten ähnlich unserer Erde und Planeten mit einem sehr hohen Anteil an Wasser. Das fanden nun zwei Astrophysiker heraus, indem sie Beobachtungsdaten insbesondere des Weltraumteleskops TESS genau analysierten. Wie die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“ schreiben, sind alle diese Planeten interessante Kandidaten, um ihre Atmosphäre mit dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop auf der Suche nach Leben im All zu untersuchen.

Mit Teleskopen wie dem Weltraumteleskop TESS der NASA spüren Astronomen Planeten auf, die um ferne Sterne kreisen. Denn wenn die Planeten von der Erde aus gesehen vor ihrem Stern vorüberziehen, verdecken sie einen Teil des Sterns und schwächen so das Sternenlicht ab. Dieser Effekt ist bei Roten Zwergsternen aufgrund ihrer geringen Größe besonders deutlich erkennbar. Um die entdeckten Planeten nun genauer zu untersuchen, haben Rafael Luque vom Institut für Astrophysik Andalusiens und Enric Pallé von der Universität La Laguna auf Teneriffa die alten Beobachtungsdaten neu analysiert.

Dabei konzentrierten sich die Forscher auf Planeten, die nicht mehr als vier Mal so groß wie unsere Erde sind. Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass sich diese Planeten in zwei Arten einteilen lassen: Kleinere Gesteinsplaneten ähnlich zu unserer Erde und größere Planeten mit einer ausgedehnten Atmosphäre aus Helium und Wasserstoff. Diese Annahme wollten Luque und Pallé nun überprüfen und haben dazu nicht nur die Größe, sondern auch die Masse der Planeten bestimmt.

Während sich die Größe eines Planeten unmittelbar daraus ablesen lässt, wie stark er das Sternenlicht im Vorüberziehen abschwächt, ist seine Masse schwieriger zu bestimmen. Denn dafür muss man die Bewegung des Roten Zwergsterns sehr präzise vermessen: Genau genommen kreist ein Planet nämlich nicht um seinen Stern, sondern beide bewegen sich um ihren gemeinsamen Schwerpunkt. Je schwerer der Planet ist, desto stärker beeinflusst er die Bewegung des Sterns. Doch aufgrund der großen Sternenmasse ist der Effekt nur sehr gering und damit schwierig zu beobachten.

Für insgesamt 34 Planeten von Roten Zwergen gelang es den Forschern anhand sehr genauer Beobachtungsdaten weiterer Teleskope jedoch, die Masse und damit auch die Dichte der Himmelskörper zu bestimmen. Neben den bereits bekannten Gesteinsplaneten und solchen mit einer ausgedehnten Gashülle fanden die Wissenschaftler eine große Zahl von Planeten mit einer Dichte, die einem Gemisch aus etwa der Hälfte Gestein und der Hälfte Wasser entspricht.

Diese wasserreichen Planeten könnten in größerer Entfernung von dem Stern entstanden sein – denn dort gibt es in der Entstehungsphase der Planeten mehr Wasser – und erst später auf ihre engeren Umlaufbahnen gelangt sein, vermuten Luque und Pallé. Dafür spreche auch, dass sich die reinen Gesteinsplaneten stets näher am Stern befinden als die Wasserplaneten. Generell könnte es auf allen drei Planetenarten lebensfreundliche Bedingungen geben. Somit sind sie geeignete Kandidaten, um ihre Atmosphäre mit dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop auf mögliche Spuren von Leben zu untersuchen.