Entdeckung eines Planeten um einen ultrakalten Stern

Künstlerisches Konzept des Exoplaneten SPECULOOS-3 b, der seinen ultrakalten roten Zwergstern umkreist. Der Planet ist so groß wie die Erde, während sein Stern etwas größer als Jupiter, aber wesentlich massereicher ist. Credit: NASA/JPL-Caltech

Ein internationales Astronomenteam - darunter Mitglieder des NFS PlanetS , der Universität Genf und der Universität Bern (UNIBE) - hat erst zum zweiten Mal einen Exoplaneten von der Größe der Erde (SPECULOOS-3 b) um einen ultrakalten Stern vom Typ Roter Zwerg entdeckt. Rote Zwerge machen 70% der Sterne in unserer Galaxie aus. Die geringe Größe und geringere Helligkeit dieser Sterne erleichtert die Analyse möglicher umlaufender Planeten. Diese Planetensysteme sind für Astronomen, die sich mit Fragen des Lebens im Universum beschäftigen, von besonderem Interesse, insbesondere für die Astronomen des Centre pour la Vie dans l’Univers an der Universität Genf. Die Entdeckung von SPECULOOS-3 b wird heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

Der Exoplanet SPECULOOS-3 b ist etwa 55 Lichtjahre von der Erde entfernt (was relativ nah ist) und hat fast die gleiche Größe wie der blaue Planet. Der Vergleich endet hier, da der Neuankömmling seinen Stern in nur 17 Stunden umrundet und die Tage und Nächte vielleicht nie enden. Der Planet wird nämlich sicherlich von den Gezeiteneffekten erfasst, so dass immer die gleiche Seite, die sogenannte Tagseite, dem Stern zugewandt ist, wie der Mond der Erde. Die Nachtseite hingegen wäre in einer endlosen Dunkelheit eingeschlossen.

Trotz dieser ’’kleinen’’ Unterschiede zu unserer Erde ist diese Art von Planet für Astronomen von besonderem Interesse, insbesondere für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Center for Life in the Universe (CVU). SPECULOOS-3 b umkreist einen Stern vom Typ Roter Zwerg", bestätigt Emeline Bolmont , Assistenzprofessorin am Departement für Astronomie der Universität Genf, Direktorin des CVU und Co-Autorin der Studie. Die geringe Größe dieser Sterne erleichtert es, um sie herum kleine Planeten von der Größe der Erde zu entdecken und vor allem mögliche planetare Atmosphären zu beobachten. Zahlreiche Studien zeigen, dass sich auf Planeten, die um Rote Zwerge kreisen, Leben entwickeln könnte. Sie sind daher ideale Kandidaten für uns. ’

Über 70% der Sterne in der Milchstraße sind M-Zwerge, auch rote Zwerge genannt. Diese Sterne sind im Vergleich zu unserer Sonne kalt und lichtschwach, aber sie leben sehr lange. Sterne wie unsere Sonne brennen etwa 10 Milliarden Jahre lang, bevor sie sich in Rote Riesen verwandeln, die alle Planeten verschlingen, die ihnen zu nahe sind. M-Zwerge brennen 100 Milliarden Jahre oder länger und bieten dem Leben vielleicht einen Ankerplatz und ein noch längeres Zeitfenster für seine Entwicklung.

Mit einer Durchschnittstemperatur von etwa 2600 °C ist der Stern SPECULOOS-3 um mehrere tausend Grad kühler als unsere Sonne (5500 °C). Die Entdeckung eines solchen Sterns - ganz zu schweigen von einem Planeten, der ihn umkreist - ist an sich schon eine Leistung, da er mehr als tausendmal schwächer leuchtet als die Sonne. SPECULOOS-3 gehört zur Unterklasse der ultrakalten Sterne, die am dunkelsten und langlebigsten sind. Wenn das Universum eiskalt und dunkel wird, werden diese Sterne die letzten sein, die noch brennen.


Da diese ultrakalten Sterne sehr lichtschwach sind, ist ihre Planetenpopulation heute noch weitgehend unerforscht. Das Projekt SPECULOOS (Search for Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars), das von Michael Gillon von der Universität Lüttich in Belgien geleitet wird, soll dies ändern. Da die ultrakalten Zwergsterne über den Himmel verstreut sind, muss man sie wochenlang einzeln beobachten, um eine gute Chance zu haben, Transitplaneten zu entdecken. Dazu braucht man ein dediziertes Netzwerk professioneller Teleskope. Das ist das Konzept von SPECULOOS.

Von 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 auch finanziell zum Projekt beigetragen hat. Neben SAINT-EX ist SPECULOOS Partnerschaften mit den Universitäten von Cambridge, Birmingham, dem Massachusetts Institute of Technology und der ETH Zürich eingegangen.

Aufgrund seiner sehr kurzen Umlaufbahn erhält der Planet SPECULOOS-3 b pro Sekunde fast 16-mal so viel Energie von seinem Stern wie die Erde von der Sonne. Er wird regelrecht mit hochenergetischer Strahlung bombardiert. Der Planet bewegt sich daher nicht in der habitablen Zone (dem Ort, an dem flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten existieren kann) des Sterns, im Gegensatz zu einigen Planeten eines anderen ultrakalten roten Zwergsterns, TRAPPIST-1, dessen System 2015 mit dem TRAPPIST-Teleskop entdeckt wurde.

Obwohl SPECULOOS-3 b zu nahe an seinem Stern ist, um flüssiges Wasser zu haben, ist er dennoch interessant für Astronomen. Der Planet ist ein ideales Ziel für das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) und sogar besser als die Planeten von TRAPPIST-1", bestätigt Emeline Bolmont. Das JWST sollte feststellen können, ob der Planet trotz der Nähe zu seinem Stern eine Atmosphäre behalten konnte. Wenn man auf diesem stark verstrahlten Planeten eine solche findet, gibt das Anlass zur Hoffnung, dass es auch auf den Planeten in der habitablen Zone von TRAPPIST-1 eine solche Atmosphäre gibt. ’