Milliarden erdähnliche Planeten–in der Milchstraße

“Vielleicht quält uns die Einsamkeit unserer Existenz.
Die Vorstellung, ein Zufall zu sein, der sich nirgendwo wiederholt hat”.

…also geht die Suche nach anderen Zivilisationen immer weiter, ohne die Erfolgsaussichten zu kennen. Doch eben diese Erfolgschancen haben sich gerade drastisch erhöht, könnte man sagen: Europäische Forscher gehen nach einer Hochrechnung nun davon aus, dass allein in unserer Heimatgalaxie weitaus mehr habitable (lebensfreundliche) Planeten existieren als bislang angenommen.

Rote Zwerge sind eine Klasse von Sternen, die um einiges kleiner und an der Oberfläche deutlich kühler sind als unsere Sonne. Sie machen etwa 80 Prozent der Sterne in unserer Galaxie aus - weil sie wegen der nur langsam ablaufenden Kernfusion in ihrem Inneren extrem lange Lebensspannen haben. Von dieser Klasse existieren allein in der Milchstraße existieren etwa 160 Milliarden Sterne, die ein mögliches Ziel für die Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems sind.

Wie der SPIEGEL nun berichtet, verdeutlicht eine neue Schätzung eines europäischen Forscherteams, wie ungemein viele potentiell lebensfreundliche Exoplaneten es allein in unserer kosmischen Nachbarschaft geben könnte.

Dabei handelt es sich zwar nicht um eine bloße Vermutung, aber auch noch nicht um ein statistisch abgesichertes Ergebnis

Mit Hilfe des Harps-Spektrografen, der an das 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte im chilenischen La Silla angeschlossen ist, wurden gut hundert Rote Zwerge untersucht, die nicht weiter als etwa 30 Lichtjahre von der  um die Sonne entfernt sind. Der Nachweis von Exoplaneten erfolgte mit der Radialgeschwindigkeitsmethode (s.u.), also indirekt:

Nach sechs Jahren hatte man in der Nähe dieser beobachteten Roten Zwerge neun “Supererden” nachgewiesen - Planeten mit einer Masse, die zwischen der unserer Erde und dem zehnfachen Wert liegt. Zwei von ihnen sollen sich sogar innerhalb der habitablen ihres Sternensystems befinden, die das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf dem Planeten theoretisch möglich macht.

Dies führe zu der Schlussfolgerung, dass es alleine in der Milchstraße mehrere zehn Milliarden solcher Planeten gibt (wenn man voraussetzt, dass die festgestellte Relation überall im Universum annähernd gleich ist…näheres hierzu kann in dem o.a. Artikel nachgelesen werden.).

 

Hintergrund: Exoplaneten und die Suche nach ihnen

Ein Exoplanet (eigentlich extrasolarer Planet), ist ein Planet außerhalb unseres Sonnensystems, d.h. er gehört einem anderen Planetensystem an und umkreist einen anderen Stern. Daneben existieren auch planetenartige Objekte, die keinen Stern umkreisen und unter den neu geprägten Oberbegriff Planemo (Begriff „Planemo“ Objekte mit planetarer Masse verwendet, die eine annähernd kugelförmige Gestalt besitzen und weder an einen anderen Himmelskörper angebunden sind noch einen Stern umlaufen) Fallen. Die ersten Exoplaneten wurden schon in den 1980er Jahren entdeckt, aber damals entweder als Brauner Zwerg klassifiziert oder aufgrund der noch ungenügenden Messgenauigkeit zwischenzeitlich wieder verworfen.

Zu meiner Schulzeit (das war weit vor 1990) gab es noch überhaupt keinen direkten Beweis für die Existenz von Planeten außerhalb des Sonnensystems – allerdings gab es meines Wissens auch keine guten Gründe, warum nur ‘hier’ welche geben sollte.

• Die ersten Planeten überhaupt, die außerhalb unseres Sonnensystems bestätigt wurden, umkreisen den Pulsar PSR 1257+12, der 1990 vom polnischen Astronomen Aleksander Wolszczan entdeckt wurde.
• 1992 konnten drei Planeten mit Massen von 0,02, 4,3 und 3,9 Erdmassen nachgewiesen werden. 1994 wurde ein weiterer Planet um den Pulsar PSR B1620-26 entdeckt. Auf diesen Planeten ist Leben, wie wir es von der Erde kennen, praktisch ausgeschlossen.

Die erste definitive Entdeckung eines Exoplaneten in einem Orbit um einen sonnenähnlichen Stern wurde 1995 von Michel Mayor vom Departement für Astronomie der Universität Genf und seinem Mitarbeiter Didier Queloz mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode gemacht. Der Planet 51 Pegasi b kreist im 4,2-Tage-Takt um den ca. 40 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern 51 Pegasi (im Sternbild Pegasus) und hat 0,46 Jupitermassen.    

Exoplanet OGLE-2005-BLG-390Lb

Weil Exoplaneten nicht selbst leuchten, ist es ausgesprochen schwierig, sie im Orbit um sonnenähnliche, d.h. lichtstarke Sterne auszumachen - die wenigsten von ihnen können mit Teleskopen direkt von der Erde aus beobachtet werden. Sie werden von dem um ein Vielfaches helleren Stern, um den sie kreisen, überstrahlt. Daher war der erste Exoplanet, der direkt optisch abgebildet werden konnte (2M1207 b), ein Exoplanet um einen Braunen Zwerg. Bislang konnte man die meisten Exoplaneten nur indirekt nachweisen. Mehrere Methoden nutzen dabei den Einfluss der Planeten auf den Zentralstern:

• Transit- oder Durchgangsmethode: Falls die Umlaufbahn des Planeten so liegt, dass er aus Sicht der Erde genau vor dem Stern vorbeizieht, erzeugen diese Bedeckungen periodische Absenkungen in dessen Helligkeit. Sie lassen sich durch hochpräzise Photometrie (Helligkeitsmessungen des Sterns) nachweisen, während der Exoplanet vor seinem Zentralstern vorübergeht.

Radialgeschwindigkeitsmethode:
Bewegung des Zentralgestirns um gemeinsamen Schwerpunkt

• Radialgeschwindigkeitsmethode:
  Stern und Planet(en) bewegen sich unter dem Einfluss der Gravitation um ihren gemeinsamen Schwerpunkt. Der Stern bewegt sich wegen seiner größeren Masse um wesentlich kleinere Wege als der Planet. Falls man von der Erde aus nicht genau senkrecht auf diese Bahn schaut, hat diese periodische Bewegung des Sterns eine Komponente in Sichtrichtung (Radialgeschwindigkeit), die durch Beobachtung der abwechselnden Blauverschiebung und Rotverschiebung (Doppler-Effekt) mit Hilfe eines Frequenzkamms in sehr genauen Spektren des Sterns nachgewiesen werden kann.

• Astrometrische Methode:
  Die Bewegung des Sterns um den gemeinsamen Schwerpunkt hat auch Komponenten quer zur Sichtrichtung. Diese sollten durch genaue Vermessung seiner Sternörter relativ zu ferneren Sternen nachweisbar sein. Bei bekannter Sternmasse und -entfernung könnte man hier auch die Masse des Planeten angeben, da die Bahnneigung ermittelt werden kann.
• Direkte Beobachtung:
  Am 31. März 2005 wurde an der Universitäts-Sternwarte Jena ein Planet von nur ein- bis zweifacher Jupitermasse bei dem der sonnenähnlichen, aber nur ca. 2 Millionen Jahre jungen Stern GQ Lupi beobachtet.
  Auch Britische Astronomen haben einen 520 Lichtjahre entfernten einen Exoplaneten in der Nähe des jungen Sterns HL Tau in seiner Entstehungsphase entdeckt. Beide Beobachtung wurden im infraroten Spektralbereich gemacht, mit dem Very Large Telescope der ESO.

Als klarster, direkter Nachweis eines Exoplaneten gelten Aufnahmen des Hubble-Teleskops (2004/2006): sie zeigen im Bereich des sichtbaren Lichts ist einen sich bewegenden Lichtpunkt zu, der eine Keplerbahn beschreibt: Es handelt sich um den Planeten Fomalhaut b von ca. 3 Jupitermassen. Er umkreist den Stern Fomalhaut in 113 AE Entfernung, am inneren Rand des Staubgürtels um Fomalhaut umgibt - und ist das bislang kühlste und kleinste Objekt, das außerhalb unseres Sonnensystems abgebildet werden konnte. Fomalhaut ist 25 Lichtjahre von der Erde entfernt und besitzt die doppelte Masse unserer Sonne.

Leben auf extrasolaren Planeten?

Inzwischen wurden weit mehr als 500 Exoplaneten entdeckt, die Bemühungen der Astrophysiker richten sich nun vor allem darauf, indirekte Anzeichen für mögliches Leben (z.B. gasförmige Stoffwechselprodukte bzw. -komponenten) auf einigen von ihnen zu finden. Potenzielle Kandidaten unter den entdeckten extrasolare Planet für eine "eine zweite Erde" werden durchaus diskutiert, z.B. der 2007 an der Genfer Sternwarte entdeckte Gliese 581c.

Dieser relativ kleine Planet in einer Umlaufbahn um den zwanzig Lichtjahre entfernten roten Zwergstern Gliese 581 ist aber wohl zu heiß, um Leben zu beherbergen. Von besonderem Interesse ist für die Astronomen der neu entdeckte Planet Gliese 581g; er hat hat die vierfache Erdmasse der Erde und umkreist seinen Stern einmal alle 37 Tage. Bei ihm soll es sich um einen Felsplaneten mit einer festen Oberfläche handeln, dessen Schwerkraft auch ausreichen würde, um auch eine Atmosphäre zu halten. Die dort vermuteten Bedingungen lassen es als nicht ausgeschlossen, dass es dort flüssiges Wasser gibt.

Die Debatte über die Existenz außerirdischen Lebens erhielt durch solche Entdeckungen einigen Auftrieb; allerdings wurde die konkrete Annahme von Leben auf den bisher bekannten Exoplaneten von den meisten Fachleuten verworfen. Schlagzeilen wie Spuren von Leben auf Exoplanet X (2006) oder Entdeckung einer zweiter Erde für 2011 vorausgesagt sollten also mit größtmöglicher Vorsicht behandelt werden...

Auch die eingangs erwähnte Neuberechnung, wie viele Planeten wohl in unserer Milchstraße existieren dürften, sagt nichts darüber aus, ob sich dort tatsächlich auch Leben entwickeln konnte.

Vielleicht wurde die Suche nach Leben sogar etwas erschwert bzw. komplizierter, denn nun ist die Anzahl der Suchobjekte so groß, dass auch bei weitergehendem Ausschlußverfahren eine systematische Suche kaum noch durchführbar ist.

Podcast – die Suche nach Exoplaneten