Wissenschaftler finden eine erdgroße Welt, die in 146 Lichtjahren Entfernung Wasser beherbergen könnte

Eine globale Gruppe von Wissenschaftlern hat gerade einen Himmelskörper lokalisiert, dessen Merkmale denen unseres Planeten sehr ähnlich sind und den Namen HD 137010 b erhalten haben. Dieser Stern folgt seiner Flugbahn um einen orangefarbenen Zwergstern vom K-Typ, der sich etwa 146 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt im Sternbild Waage befindet. Möglich wurde der Fund durch die Überprüfung alter Aufzeichnungen, die 2017 mit der K2-Phase des von der NASA betriebenen Weltraumteleskops Kepler aufgenommen wurden.

Die mögliche neue Welt hat einen Durchmesser, der nur 6 % größer ist als der Erdball und benötigt etwa 355 Tage, um einen Umlauf um die Sonne zu vollenden. Aufgrund dieser Eigenschaften gehört der Fund zu einer sehr ausgewählten Gruppe von Sternen, deren Proportionen und Jahreszyklen fast mit unseren identisch sind. Experten weisen darauf hin, dass die Menge an Licht und Sternenergie, die die Oberfläche des Objekts erreicht, 29 % der Menge entspricht, die wir täglich empfangen.

Mathematische Auswertungen deuten darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit, dass sich HD 137010 b genau in der sogenannten habitablen Zone seines Systems befindet, bei 50 % liegt. Dieses spezielle Orbitalband garantiert die ideale Temperatur, damit Wasser auf felsigem Boden in flüssigem Zustand bleibt, eine Grundvoraussetzung für das Leben, wie wir es kennen.

Wie alte Aufzeichnungen des Kepler-Teleskops den neuen Stern enthüllten

Der erste Hinweis auf die Existenz von HD 137010 b entstand dank der Bemühungen freiwilliger Enthusiasten, die am Bürgerwissenschaftsprogramm Planet Hunters teilnahmen. Während der 15. Beobachtungskampagne der K2-Mission bemerkte die Gruppe eine einzigartige Lichtblockade, die genau 10 Stunden anhielt. Dieser leichte Rückgang der Helligkeit des Hauptsterns war der Auslöser für die Vermutung, dass ein Objekt von bescheidener Größe die Sichtlinie des Geräts gekreuzt hatte.

Die Bestätigung des Signals wurde von einem Team unter der Leitung des Forschers Alexander Venner durchgeführt, der mit der University of Southern Queensland in Australien verbunden ist. Die Ergebnisse wurden in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Die Wissenschaftler wandten komplexe statistische Modelle an, um die Route des Sterns zu berechnen, wobei sie berücksichtigten, dass in der Datenbank keine anderen Transite aufgezeichnet waren. Da der Zentralstern eine visuelle Helligkeit von 10,1 hat und nach astronomischen Maßstäben als recht hell gilt, ist eine zukünftige Überwachung viel praktikabler.

Einen Planeten anhand eines einzigen Vorbeiflugs vor seinem Stern zu identifizieren, ist eine enorme technische Hürde, beweist aber das enorme Potenzial, das in der Durchsicht alter Archive steckt. Das Kepler-Observatorium hat im Laufe seines Lebens Tausende von Sternensystemen beobachtet, und isolierte Ereignisse wie dieses sind der Schlüssel zur Entdeckung ungewöhnlicher Welten, die sehr lange Jahre alt sind.

Die genaue Lage von HD 137010 b im Bewohnbarkeitsbereich

Die ideale Entfernung für Leben ändert sich je nach Intensität jedes Sterns, und im Fall von K-Zwergen liegt dieser sichere Bereich näher an dem, was wir im Sonnensystem beobachten. Der neu entdeckte Himmelskörper legt eine durchschnittliche Entfernung von 0,88 Astronomischen Einheiten von seiner Sonne zurück. Dieser spezifische Abstand positioniert es fast an der äußeren Grenze des Gebiets, das als konservativ bewohnbar gilt.

Vorläufige Untersuchungen deuten darauf hin, dass die empfangene Strahlung ausreicht, um ein vollständiges Einfrieren zu verhindern, sofern günstige atmosphärische Bedingungen herrschen. Allerdings führt die verringerte Helligkeit des Orangen Zwergs zu einem sehr niedrigen natürlichen Wärmegleichgewicht. Computersimulationen deuten darauf hin, dass Thermometer auf der Oberfläche durchschnittlich -68 °C anzeigen würden, wenn der Planet keinen starken Treibhauseffekt hätte.

• Die Existenz einer dicken Gashülle wäre in der Lage, Wärme zu speichern und ein milderes Klima zu schaffen.
• Die geringe Größe und die erwartete Dichte deuten stark darauf hin, dass es sich um eine Welt aus Steinen handelt.
• Gäbe es keine Treibhausgase, wäre das Szenario eine Eiswüste, die dem Klima auf dem Mars sehr ähnlich wäre.

Selbst wenn extrem raues Wetter vorhergesagt wird, streichen diese Variablen das Objekt nicht von der Liste der bislang vielversprechendsten Kandidaten.

Unterschiede zwischen dem neuen Fund und anderen Welten, die bereits von der Wissenschaft kartiert wurden

HD 137010 b sticht in einem Katalog von Tausenden von Exoplaneten sofort heraus, weil er eine ähnliche Größe wie wir mit einer langen Umlaufbahn um einen sonnenähnlichen Stern kombiniert. Im Gegensatz zu den meisten Welten in der Nähe von Roten Zwergen umkreist er einen viel ruhigeren Stern, der frei von heftigen Explosionen ist. Körper wie Kepler-452b haben sogar ähnliche Flugbahnen, aber sie umkreisen Sterne, die so weit entfernt und lichtschwach sind, dass eine detaillierte Analyse nahezu unmöglich wird.

Das Auffinden felsiger Kugeln in der bewohnbaren Zone ist eine absolute Seltenheit, da weniger als ein Dutzend Kandidaten mit überzeugenden Beweisen vorliegen. Das berühmte TRAPPIST-1-System beherbergt mehrere von ihnen, aber sie alle kreisen zu schnell um einen ultrakühlen Zwerg, während Proxima Centauri b unter verheerenden Sonnenstürmen leidet. Darüber hinaus leben K-Zwergsterne wie der auf dem neuen Planeten zwischen 15 und 45 Milliarden Jahren und bieten eine viel längere Stabilitätszeit für die Entwicklung komplexer Chemie als unsere eigene Sonne, die nur etwa 10 Milliarden Jahre leben wird.

Da HD 137010 b nur 146 Lichtjahre entfernt ist, ist es ein perfekt zugängliches Ziel für Teleskope der aktuellen und nächsten Generation. Die intensive Helligkeit seines Muttersterns ermöglicht es auf der Erde installierten Observatorien, die Masse des Planeten mithilfe der Radialgeschwindigkeitstechnik zu berechnen.

Die technischen Herausforderungen bei der Bestätigung eines Planeten mit nur einem Durchgang

Bei der Transittechnik wird der vorübergehende Abfall des Lichts eines Sterns gemessen, wenn ein Objekt direkt vor ihm vorbeizieht. Im Szenario HD 137010 b verzeichnete das Gerät während drei Monaten der Bildaufnahme nur eine einzige Blockade. Dieses einsame Ereignis hält Wissenschaftler davon ab, sofort den Hammer zu hauen, da die Wissenschaft mehrere Durchgänge benötigt, um den jährlichen Zyklus zu bestätigen.

Um den Mangel an Daten zu beheben, griffen Experten auf Bayes’sche Statistiken zurück und schafften es, die Übersetzungszeit auf 296 bis 555 Tage zu begrenzen. Die Wahrscheinlichkeit der geometrischen Ausrichtung deutet stark darauf hin, dass der Schatten von einem Planeten verursacht wurde und nicht durch natürliche Schwankungen des Sterns. Falsch positive Hypothesen, wie etwa die durch ein Hintergrund-Doppelsternsystem verursachte Sonnenfinsternis, wurden aufgrund der fehlenden Variation vollständig ausgeschlossen.