Künstlerische Darstellung des Exoplaneten SPECULOOS-3 b in der Umlaufbahn um seinen ultrakalten roten Zwergstern. Der Planet hat die gleiche Größe wie die Erde, während sein Stern etwas größer als Jupiter, aber viel massereicher ist.
Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Zum erst zweiten Mal haben Wissenschaftler – darunter Mitglieder des NFS PlanetS, der Universität Genf (UNIGE) und der Universität Bern (UNIBE) – einen erdgroßen Exoplaneten (SPECULOOS-3 b) um einen ultrakalten roten Zwergstern entdeckt. Rote Zwerge machen 70 % der Sterne in unserer Galaxie aus. Die geringe Größe und die schwächere Leuchtkraft dieser Sterne erleichtern die Analyse eventueller Planeten in ihrer Umlaufbahn. Diese Planetensysteme sind besonders interessant für Astronomen, die sich mit Fragen des Lebens im Universum beschäftigen, insbesondere für diejenigen des Zentrums für Leben im Universum an der UNIGE. Die Entdeckung von SPECULOOS-3 b wurde heute in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
Der Exoplanet SPECULOOS-3 b liegt etwa 55 Lichtjahre von der Erde entfernt (was relativ nahe ist) und ist nahezu gleich groß wie der blaue Planet. Der Vergleich endet jedoch hier, denn der Neuzugang umläuft seinen Stern in nur 17 Stunden, und die Tage und Nächte enden möglicherweise nie. Der Planet ist nämlich höchstwahrscheinlich durch Gezeitenkräfte gebunden, sodass dieselbe Seite, der sogenannte Tag, stets dem Stern zugewandt ist, ähnlich wie der Mond zur Erde. Die Nachtseite hingegen wäre in ewige Dunkelheit gehüllt.
Trotz dieser "kleinen" Unterschiede zur Erde ist dieser Planetentyp für Astronomen besonders interessant, insbesondere für diejenigen des Zentrums für Leben im Universum (CVU). "SPECULOOS-3 b umkreist einen roten Zwergstern", bestätigt Émeline Bolmont, Assistenzprofessorin am Astronomischen Institut der UNIGE, Direktorin des CVU und Mitautorin der Studie. „Die geringe Größe dieser Sterne erleichtert die Entdeckung kleinerer, erdgroßer Planeten in ihrer Nähe und vor allem die Beobachtung potenzieller Planetatmosphären. Zahlreiche Studien zeigen, dass Leben sich auf Planeten entwickeln könnte, die rote Zwerge umkreisen. Sie sind daher ideale Kandidaten für uns."
Zahlreiche rote Zwerge um uns herum
Mehr als 70 % der Sterne in der Milchstraße sind M-Zwerge, auch rote Zwerge genannt. Diese Sterne sind im Vergleich zu unserer Sonne kühl und lichtschwach, haben aber eine sehr lange Lebensdauer. Sterne wie unsere Sonne brennen etwa 10 Milliarden Jahre, bevor sie sich in rote Riesen verwandeln, die alle zu nahen Planeten verschlingen. M-Zwerge hingegen brennen 100 Milliarden Jahre oder länger und könnten somit einen Ankerpunkt für das Leben und ein noch längeres Zeitfenster für seine Entwicklung bieten.
Mit einer Durchschnittstemperatur von etwa 2.600 °C ist SPECULOOS-3 mehrere Tausend Grad kühler als unsere Sonne (5.500 °C). Die Entdeckung eines solchen Sterns – ganz zu schweigen von einem Planeten, der ihn umkreist – ist eine Leistung an sich, da er mehr als tausendmal lichtschwächer ist als die Sonne. SPECULOOS-3 gehört zur Unterklasse der ultrakühlen Sterne, den dunkelsten und langlebigsten. Wenn das Universum kalt und dunkel wird, werden diese Sterne die letzten sein, die noch brennen.
Das SPECULOOS-Projekt
Da diese ultrakühlen Sterne sehr lichtschwach sind, ist ihre Planetenpopulation heute weitgehend unerforscht. Das SPECULOOS-Projekt (Search for Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars), geleitet von Michael Gillon von der Universität Lüttich in Belgien, wurde entwickelt, um dies zu ändern. Ultrakühle Zwergsterne sind am Himmel verstreut, und sie müssen daher einzeln, über Wochen hinweg beobachtet werden, um eine gute Chance zu haben, Transits von Planeten zu entdecken. Dafür braucht es ein dediziertes Netzwerk professioneller Teleskope. Das ist das Konzept von SPECULOOS.
Unter den Teleskopen dieses Netzwerks wurde das robotische Teleskop SAINT-EX teilweise von den Universitäten Genf und Bern finanziert, den beiden Gastgeberinstitutionen des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS, der das Projekt ebenfalls finanziell unterstützt hat. Neben SAINT-EX hat SPECULOOS Partnerschaften mit den Universitäten Cambridge, Birmingham, dem Massachusetts Institute of Technology und der ETH Zürich geschlossen.
Eine Exo-Erde?
Aufgrund seiner sehr kurzen Umlaufbahn erhält der Planet SPECULOOS-3 b pro Sekunde etwa 16 mal mehr Energie von seinem Stern als die Erde von der Sonne. Er wird buchstäblich mit hochenergetischer Strahlung bombardiert. Der Planet liegt daher nicht in der habitablen Zone (der Bereich, in dem flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten existieren kann) seines Sterns, im Gegensatz zu einigen Planeten eines anderen ultrakalten roten Zwergs, TRAPPIST-1, dessen System 2015 vom TRAPPIST-Teleskop entdeckt wurde.
Obwohl SPECULOOS-3 b zu nah an seinem Stern ist, um flüssiges Wasser zu haben, bleibt er für Astronomen dennoch interessant. "Dieser Planet ist ein ideales Ziel für das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), sogar besser als die Planeten von TRAPPIST-1", bestätigt Émeline Bolmont. „Das JWST sollte feststellen können, ob der Planet trotz seiner Nähe zu seinem Stern eine Atmosphäre behalten konnte. Wenn wir eine Atmosphäre auf diesem stark bestrahlten Planeten finden, gibt es Hoffnung, dass es auch auf den Planeten in der habitablen Zone von TRAPPIST-1 eine gibt."