Erdgroße Exoplaneten um Alpha Centauri B? Stand der Dinge

Die beiden Sterne Alpha Centauri A und B sind nur 4,3 Lichtjahre von uns entfernt. Das Doppelsternsystem gehört neben Proxima Centauri zu unseren nächsten Nachbarsternen. Die Existenz des 2012 gemeldeten vermeintlichen Exoplaneten um Alpha Centauri B ist umstritten. Ein internationales Astronomenteam konnte kürzlich diesen Exoplaneten nicht bestätigen, fand aber schwache Hinweise auf einen anderen.

2012: Die ursprüngliche Messung

Alpha Centauri. Position des Doppelsternsystems am Südsternhimmel. Entfernung: 4,3 Lichtjahre. Ob es mit Proxima Centauri (4,2 Lj) ein Dreifachsternsystem bildet ist umstritten. Grafik: Zwergelstern (Publik Domain)

Alpha Centauri. Position des Doppelsternsystems am Südsternhimmel. Entfernung: 4,3 Lichtjahre. Ob es mit Proxima Centauri (4,2 Lj) ein Dreifachsternsystem bildet ist umstritten. Grafik: Zwergelstern

Xavier Dumusque vom Genfer Observatorium und seine Kollegen identifizierten den vermeintlichen Exoplaneten aus den Messdaten von etwa 450 Beobachtungen des Sterns Alpha Centauri B. Der Exoplanet wird Alpha Centauri Bb genannt.

Nach der Deutung dieser Messdaten umkreist der etwa erdgroße Planet – sofern er tatsächlich existiert – etwa alle 3,2 Tage seinen Stern. Der Abstand des Planeten zum Stern (0,04 AE) beträgt nur ein Zehntel des Abstands Merkur-Sonne. Demnach dürfte es auf Bb sengend heiß sein.

Die Messdaten wurden mit dem HARPS-Spektrographen der Europäischen Südsterwarte am La-Silla-Observatorium in Chile gewonnen. Der Spektrograph ist besonders zum Nachweis von Exoplaneten nach der Radialgeschwindigkeitsmethode ausgelegt.

Bei dieser Methode wird nach einer sehr schwachen Wobbelbewegung des Sterns gesucht. Sie entsteht, weil die Schwerkraft des Planeten an seinem Stern zerrt, während beide zusammen um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Die Wobbelbewegung kann im Lichtspektrum des Sterns nachgewiesen werden, allerdings nur, wenn der Beobachter in etwa auf die „Kante“ der Umlaufbahn blickt.

Radialgeschwindigkeitsmethode. Die Wobbelbewegung des Sterns wird spektroskopisch nachgewiesen. Sie verrät den viel kleineren Planeten. Grafik: Zhatt (Public Domain)

Radialgeschwindigkeits-methode. Die Wobbelbewegung des Sterns wird spektroskopisch nachgewiesen. Sie verrät den viel kleineren Planeten. Grafik: Zhatt

Kleine Planeten sind mit der Radialgeschwindigkeitsmethode schwer zu finden, da ihre Schwerkraft entsprechend schwach an ihrem Stern zieht. Die geringe Wobbelbewegung des Sterns zeichnet sich ebenso schwach im Lichtspektrum des Sterns ab.

Das Signal der Wobbelbewegung wird leicht von anderen Signalen im Spektrum überlagert. Störsignale, die beispielsweise periodisch mit der Sternrotation auftreten, filtern die Astronomen daher aus den Messdaten aus. Wenn nach solchen Säuberungsaktionen noch ein Signal übrigbleibt, wird es als Planet gedeutet.

2013: ernste Zweifel

Artie Hatzes, Direktor der Thüringer Landessternwarte, filterte die Messdaten mit zwei anderen Methoden. Damit fand er nur noch einen schwachen bis gar keinen Hinweis auf einen Planeten um Alpha Centauri B. Um die Methoden zu testen, schleuste er gefälschte Signale eines ähnlichen Planeten in die Messdaten ein. Das Planetenimitat wurde entdeckt. Hatzes schloss damit die Existenz eines echten Exoplaneten nicht völlig aus, meldete aber ernste Zweifel an.

2015: neue Hoffnung

„Wenn Sie Exoplaneten-Forscher fragten, hätten sie alle eine andere Meinung zur Existenz von Alpha Centauri Bb“, sagte Brice-Oliver Demory von der University of Cambridge kürzlich gegenüber dem New Scientist.

Transitmethode. Ein Planet verdunkelt seinen Stern minimal, wenn er in etwa in seiner Bahnebene beobachtet wird. Z.B. das Kepler-Weltraumteleskop der NASA fand mit dieser Methode hunderte von Mehrfach-Planetensystemen durch Messung der Helligkeitsänderungen. Grafik: NASA

Transitmethode. Ein Planet verdunkelt seinen Stern minimal, wenn er in etwa in seiner Bahnebene beobachtet wird. Z.B. das Kepler-Weltraumteleskop der NASA fand mit dieser Methode hunderte von Mehrfach-Planetensystemen durch Messung der Helligkeitsänderungen. Grafik: NASA

Deshalb versuchten er und seine Kollegen den vermeintlichen Exoplaneten mit der Transitmethode nachzuweisen. Dabei wird die minimale Verdunklung des Sterns gemessen, während der Planet vor dem Stern vorbeizieht. Die Methode lässt sich natürlich nur anwenden, wenn die Umlaufbahn des Exoplaneten so ausgerichtet sein, dass die Verdunklung von der Erde aus überhaupt zu beobachten ist.

Für die Transitmethode maßen die Astronomen die Helligkeit des Sterns 2013 und 2014 insgesamt 40 Stunden lang mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Dabei fanden sie in den Daten von 2013 Anzeichen, die zu dem gesuchten Exoplaneten in etwa passen, in denen von 2014 dagegen nicht. Wie die verdächtigen Daten von 2013 zustande kamen, ist den Forschern ein Rätsel. Datenfehler durch das Hubble-Teleskop, durch Änderung der Sternhelligkeit und anderweitig vorgetäuschte Transits schlossen sie aus.

Als einzige Erklärung sehen die Wissenschaftler einen anderen Planeten um Alpha Centauri B: Die Messdaten lassen sich demnach mit einem etwa erdgroßen Planeten deuten, der den Stern alle 20,4 Tage umkreist. Demnach umkreist er seinen Stern etwas weiter außen als der ursprünglich angenommene Bb, aber immer noch ziemlich nahe. Auch er wäre viel zu heiß für Leben, ähnlich wie wir es kennen.

Schwer zu bestätigen

Die beiden erdgroßen Planeten um Alpha Centauri B sind durch andere Messungen heutiger Teleskope nur schwer zu bestätigen – wenn sie denn existieren. Sie sind zu klein, zu leicht und gehen im Datenrauschen unter.

„Hubble könnte es schaffen, aber es müsste 20 Tage lang auf Alpha Centauri starren, ohne Garantie, irgendetwas zu finden. Das würde für das wichtigste Weltraumteleskop als Zeitverschwendung angesehen“, sagte Demory gegenüber dem New Scientist.

Zukünftige Teleskope wie das European Extremely Large Telescope oder das Cheops Space Telescope könnten diese Exoplaneten nachweisen.

Was wäre wenn…

Alpha Centauri B und sein möglicher Planet in einer künstlerischen Darstellung.  Unten links strahlt Alpha Centauri A als zweiter Stern des Dreifachsternsystems. Grafik: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org) http://skysurvey.org

Alpha Centauri B und sein möglicher Planet (künstlerische Darstellung). Unten links: Alpha Centauri A, zweiter Stern des Doppelsternsystems. Grafik: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)

Bisher sind fast 2000 Exoplaneten bestätigt. Häufig werden gleich mehere bei einen Stern nachgewiesen. Wenn um Alpha Centauri B schließlich doch ein Planet nachgewiesen wird, besitzt der Stern sehr wahrscheinlich auch noch andere. Einer von ihnen könnte wesentlich lebensfreundlichere Bedingungen aufweisen als die beiden hier vorgestellten Kandidaten. Und das – astronomisch gesehen – gleich nebenan.

Links

Brice-Olivier Demory et al.: Hubble Space Telescope search for the transit of the Earth-mass exoplanet Alpha Centauri Bb; 25 March 2015
http://arxiv.org/abs/1503.07528

Artie P. Hatzes: Radial Velocity Detection of Earth-mass Planets in the Presence of Activity Noise: The Case of Alpha Centauri Bb; 21 May 2013
http://arxiv.org/abs/1305.4960

Xavier Dumusque et al.: An Earth-mass planet orbiting α Centauri B; Nature 491, 207–211, 08 November 2012, doi:10.1038/nature11572
http://www.nature.com/nature/journal/v491/n7423/full/nature11572.html

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