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EXTRASOLARE PLANETEN
Suche nach zweiter Erde nicht leicht
von Stefan Deiters
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20. März 2009

Die Suche von Planeten, die ähnlich groß wie die Erde sind und in der habitablen Zone um ihre Sonne kreisen, ist durch den Start der Mission Kepler in eine neue Phase getreten. Doch könnte man, etwas mit dem Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble, auch feststellen, ob die entdeckten Welten Leben beherbergen? Es wird sehr schwierig, meinen jetzt zwei Astronomen in einer Studie.

Zweite Erde

Die Entdeckung einer "zweiten Erde" dürfte schwieriger sein als vermutet. Bild: David A. Aguilar (CfA)

Mit der Kepler-Mission, die vor rund zwei Wochen gestartet wurde, will die NASA endlich Planeten aufspüren, die unserer Erde gleichen: Sie sollen in etwa ihre Größe haben und ihre jeweilige Sonne in einem Abstand umrunden, der die Existenz von flüssigem Wasser möglich macht. Der Fund eines solchen Planeten bedeutet aber nicht, dass er auch tatsächlich bewohnbar oder gar von Leben bewohnt ist. Doch zweifellos wird sich die Frage danach bald nach der ersten Entdeckung stellen.

Lisa Kaltenegger vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Wesley Traub vom Jet Propulsion Laboratory der NASA haben jetzt untersucht, wie leicht sich diese Frage beispielsweise mit dem Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble, dem James Webb Space Telescope, beantworten lassen würde. Das Teleskop soll im Jahr 2013 gestartet werden. Kaltenegger und Traub untersuchten, wie es mit den Fähigkeiten des Hubble-Nachfolgers aussieht, bei einem Transit eines Exoplaneten vor seiner Sonne Spuren von Gasen in dessen Atmosphäre nachzuweisen, die gemeinhin als "Biomarker" gelten, also etwa von Ozon oder Methan.

Die Chancen sind dabei schlechter als vielleicht gehofft: Gelingen könnte dies nur für die erdnächsten Funde: "Wir müssten schon sehr viel Glück haben, um die Atmosphäre eines erdähnlichen Planeten während eines Transits so analysieren zu können, dass wir uns sicher sein könnten, dass er wirklich der Erde ähnlich ist", fasst Kaltenegger zusammen. "Wir werden viele Transits brauchen; sogar bei Sternen, die nur 20 Lichtjahre entfernt sind, mehrere Hundert. Aber obwohl es sehr schwer ist, ist es natürlich eine absolut faszinierende Aufgabe, die Atmosphäre eines Exoplaneten zu entschlüsseln."

Die beiden Wissenschaftler haben sich zunächst ein System ähnlich der Erde und der Sonne angeschaut: Um dort ein verwertbares Signal bei nur einem Transit zu erhalten, müsste der Planet sehr nahe sein - nur Alpha Centauri A käme hierfür in Frage, doch Planeten wurden bei diesem Stern bislang nicht entdeckt.

Auch Planeten um sogenannte rote Zwerge haben Kaltenegger und Traub studiert. Rote Zwerge sind masseärmer als unsere Sonne und stellen den größten Anteil unter den Sternen der Milchstraße dar. Ein Planet müsste hier, damit Wasser flüssig bleibt, in größerer Nähe um seinen Sonne kreisen als etwa im Falle unserer Sonne. Dies würde zu kürzeren Transits führen aber auch zu einer höheren Zahl von Transits in einem bestimmten Zeitraum. Man könnte also die Informationen aus verschiedenen Transits sammeln.

In einem dem Sonnensystem ähnlichen System würde eine "zweite Erde" jedes Jahr für einen rund zehnstündigen Transit sorgen. Benötigt man 100 Stunden Transitbeobachtungen müsste man unser System also zehn Jahre studieren. Ein erdähnlicher Planet um einen mittleren roten Zwerg zeigt alle zehn Tage einen einstündigen Transit. Die 100 Stunden Transitbeobachtungen würde man also in weniger als drei Jahren erreichen. "Nahe rote Zwerge bieten also die besten Möglichkeiten Biomarker in der Atmosphäre eines umlaufenden Planeten zu entdecken", so Kaltenegger.

"Am Ende wird sich vermutlich die direkte Abbildung von extrasolaren Planeten, also das direkte Studium des Lichts des Planeten -  als die leistungsfähigere Methode im Vergleich zum Transitverfahren erweisen", glaubt Traub. Mit dem Transitverfahren wurden bislang nur die Atmosphären von Gasriesen untersucht. Die Analyse der Atmosphäre von - noch zu entdeckenden - Planeten von Erdgröße wäre somit der nächste Schritt, ganz gleich ob mit der Transitmethode oder direkt.  

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siehe auch
Kepler: Auf der Suche nach der zweiten Erde - 6. März 2009
Discovery-Missionen: Kepler sucht nach zweiter Erde - 28. Dezember 2001
Ferne Welten - auf der Suche nach extrasolaren Planeten und der zweiten Erde
Links im WWW
Kepler, Missionsseite der NASA
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