Neu geschätzt: 22% der sonnenähnlichen Sterne haben einen potentiell lebensfreundlichen Planeten

Seit 2009 untersucht das NASA-Weltraumteleskop Kepler die Sterne eines kleinen Himmelsausschnitts auf sie umkreisende Planeten. Astronomen der Universitäten Berkeley und Hawaii haben die gewonnenen Daten statistisch analysiert, um die Anzahl erdähnlicher Planeten um sonnenähnliche Sterne abzuschätzen. Demnach könnte jeder fünfte sonnenähnliche Stern von einem etwa erdgroßen Planeten mit lebensfreundlicher Oberflächentemperatur umkreist werden.

Habitable Zone um einen Stern

In der lebensfreundlichen oder habitablen Zone um einen Stern kann ein Planet prinzipiell flüssiges Oberflächenwasser beherbergen. Nach einer statistischen Analyse der Kepler-Daten könnten 22% der sonnenähnlichen Sterne von einem Planeten mit 1 bis 2 Erddurchmessern in der habitablen Zone umkreist werden. Grafik: berkeley.edu

Wenn man von etwa 20% sonnenähnlicher Sterne in unserer Galaxie ausgeht, sollte es dort mehrere 10 Milliarden potentiell lebensfreundliche, erdgroße Planeten geben. Unter diesen Voraussetzungen ist statistisch gesehen der nächste Stern mit einem erdgroßen Planeten in der habitablen Zone möglicherweise nicht einmal 12 Lichtjahre von uns entfernt.

Ein erdgroßer Planet muss allerdings nicht unbedingt lebensfreundlich sein, auch wenn er seinen Stern in der habitablen Zone umkreist. In diesem Abstandsbereich ist die Strahlung des Sterns zwar nicht zu schwach und nicht zu stark, um flüssiges Wasser zu ermöglichen. Allerdings muss unter anderem auch die Gashülle des Planeten Leben zulassen. Beispielsweise darf sie nicht zu dicht sein wie beispielsweise auf der Venus, wo Blei schmelzen würde. Natürlich könnte auch die Zusammensetzung der Gashülle für Lebewesen ungeeignet sein. Jedenfalls wissen wir noch zu wenig drüber, unter welchen Bedingungen sich Leben entwickeln kann.

Planeten-Statistik mit Kepler

Weltraumteleskop Kepler der NASA beobachtet mehr als 100000 Sterne in einem Bereich des Sternbilds Cygnus (Schwan)

Das Weltraumteleskop Kepler der NASA hat weit mehr als 100000 Sterne in einem Bereich des Sternbilds Cygnus (Schwan) untersucht. Eventuelle winzige Helligkeitsschwankungen der Sterne liefern Hinweise auf mögliche Exoplaneten. Grafik: NASA

Das inzwischen nicht mehr voll funktionsfähige Weltraumteleskop Kepler sucht nach Exoplaneten mithilfe der Transit-Methode. Hierbei verrät sich ein Planet durch die minimale Verdunklung seines Sterns, wenn er während seiner Umkreisungen vor ihm herzieht. Der Grad der Verdunklung entspricht dem Verhältnis der Querschnittsfläche des Planeten zu der des Sterns. Während ein Riesenplanet wie der Jupiter das Sternlicht um etwa 1% verdunkelt, erzielt ein erdgroßer Planet nur etwa ein Hundertstel dieses Wertes. Die Größe des Sterns wird nach den gängigen astrophysikalischen Theorien aus seinem Spektraltyp abgeleitet, soweit diese Theorien korrekt sind. Der Spektraltyp kann wiederum mit Teleskopen von der Erde aus ermittelt werden.

Das Astronomen-Team hat sich auf 42000 Sterne konzentriert, die der Sonne ähneln oder etwas kühler und kleiner sind. Bei ihnen haben sie 603 mögliche Planeten entdeckt, nur zehn davon haben einen ein- bis zweifachen Erddurchmesser und kreisen in der habitablen Zone. Habitabel wurde hier so definiert, dass der Planet von seinem Stern ein Viertel bis zu dem Vierfachen der Lichtmenge empfängt wie die Erde von der Sonne.

Bei der statistischen Auswertung der Daten musste berücksichtigt werden, dass nicht alle Planeten in Keplers Sichtliche an ihren Sternen vorbeiziehen und dass die schwachen Nutzsignale im Signalrauschen versteckt sein können. Das Team hat die Kepler-Daten daher einem speziellen Test unterzogen, um statistisch abzuschätzen, wie groß der Anteil übersehener Planeten ist. Dazu haben die Forscher gefälschte Planetensignale in die Daten eingebaut, um zu sehen, wie viele von ihnen die Analyse-Software entdecken konnte und wie viele nicht.

Alle potentiell lebensfreundlichen Exoplaneten, die das Team entdeckt hat, kreisen um Sterne des Spektraltyps K, die dunkler und nach den gängigen astrophysikalischen Theorien etwas kleiner sind als die Sonne. Die Forscher gehen jedoch anhand ihrer Analyse davon aus, dass die Ergebnisse auf G-Sterne wie die Sonne extrapoliert werden können. Wäre Kepler noch voll funktionsfähig, könnte das Teleskop noch genug Daten sammeln, um auch einige erdgroße Planeten in der habitablen Zone von G-Sternen nachzuweisen.

Links

Erik A. Petigura et al.: Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars, Proceedings of the National Academy of Sciences, Published online before print November 4, 2013, doi: 10.1073/pnas.1319909110
http://www.pnas.org/content/early/2013/10/31/1319909110

Kepler-Seiten der NASA
http://kepler.nasa.gov

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