Exo-Planet: Der Planet von Proxima Centauri
Gestern war es soweit. Die Europäische Südsternwarte (ESO) hat erste Details(öffnet im neuen Fenster) über die Entdeckung eines Planeten um den erdnächsten Stern, Proxima Centauri, veröffentlicht. Dabei zeigt sich vor allem, dass auch über 20 Jahre nach der ersten Entdeckung eines Planeten um einen fremden Stern die Forschung an Exoplaneten keine ganz exakte Wissenschaft ist.
Immerhin befindet er sich in der habitablen Zone um seinen Stern, wo Wasser flüssig sein könnte. Aber Proxima Centauri hat mit unserer Sonne nicht viel gemeinsam. Er gehört zur Klasse der roten Zwerge, die kleiner und mit 3000 Kelvin viel kälter als die Sonne sind. Auch das Konzept der habitablen Zone ist umstritten. Eine zweite Erde ist der neue Planet mit Sicherheit nicht. Interessant ist er trotzdem.
Wenn die Spektrallinie wackelt
Viel Genaues ist über den Planeten nicht bekannt, denn eine direkte Beobachtung der Planeten ist wegen des hellen Sterns nicht möglich. Projekte zur Abschirmung von Sternen mit einer großen Scheibe im Weltall sind zwar schon in Planung, wurden aber noch nicht finanziert(öffnet im neuen Fenster) .
Um dennoch einen Planeten nachweisen zu können, wird die Geschwindigkeit des Sterns relativ zur Erde vermessen. Ein umlaufender Planet wird auch die Geschwindigkeit des Sterns verändern, besonders wenn der Planet sehr nahe und der Stern relativ massearm ist. Dazu bedienen sich Astronomen des optischen Dopplereffekts. Das Farbspektrum des Lichts eines Sterns der auf uns zu kommt, wird ein wenig ins blaue verschoben. Bewegt er sich von uns weg, verschiebt es sich ins rote.
Dazu werden charakteristische Linien im Lichtspektrum des Sterns mit Referenzlinien auf der Erde verglichen. Proxima hat nur zwölf Prozent der Masse der Sonne und die Umlaufbahn des Planeten befindet sich auch in nur einem Zwanzigstel der Entfernung der Erde zur Sonne. Die Voraussetzungen für eine Entdeckung eines kleinen Planeten mit der ungefähren Masse der Erde waren also ganz gut, auch wenn die Geschwindigkeitsänderung nur etwa fünf Kilometer pro Stunde beträgt.
Die Aktivität des Sterns bereitete Probleme
Allerdings kommt bei roten Zwergen das Problem der Aktivität des Sterns hinzu. Sie haben heftige Ausbrüche, Flares, die Messungen stören. Es gab schon länger Hinweise auf den Planeten, aber erst im März konnten ihn die Messdaten endgültig nachweisen. Der einzig genaue Messwert vom Planeten ist die Umlaufzeit, mit 11,186 +- 0,002 Tagen. Damit kann die mittlere Entfernung der Umlaufbahn bestimmt werden, aber nicht ihre Lage und auch nicht ihre Abweichung von der Kreisbahn.
Ohne die Lage zu kennen, können die Astronomen aber nicht sagen, ob der Planet den Stern genau in Richtung der Erde zieht. Bei einer geneigten Umlaufbahn wäre der Planet deutlich schwerer, als das Messsignal vermuten lässt. Die Mindestmasse des Planeten beträgt nach den Messungen etwa 1,3 (+-0,2) Erdmassen. Statistisch gesehen wiegt der Planet damit, je nach Lage der Bahn, wahrscheinlich weniger als drei Erdmassen.
Er kann keine zweite Erde sein
Selbst wenn die Masse und die Bahn des Planeten genau bekannt wären, wüssten wir noch nicht viel über den Planeten um Proxima Centauri. Ohne direkte Beobachtungen kann nichts über die Dichte des Planeten, seine Atmosphäre oder mögliche Monde gesagt werden. Eine Raumsonde wird den Planeten so schnell auch nicht erreichen können.
Obwohl Proxima Centauri unser nächster Nachbar ist, liegt er dennoch in einer Entfernung von über vier Lichtjahren oder etwa 260.000 astronomischen Einheiten. Eine solche Einheit bezeichnet die Entfernung zwischen Erde und Sonne. Schon der Bau eines Raumschiffs, das Proxima Centauri in 4000 Jahren erreichen kann, würde die Grenzen der derzeitigen technischen Möglichkeiten ausreizen – auch wenn ein russischer Milliardär dazu etwas anderes sagt.
So kann über die Bedingungen auf dem Planeten nur spekuliert werden. Das Licht von Proxima Centauri strahlt auf den Planeten eine Wärmeleistung von etwa 900 Watt pro Quadratmeter, etwa zwei Drittel der Sonnenstrahlung in Erdnähe. Er könnte also etwas kühler als die Erde sein. Aber daraus allein lassen sich noch keine allgemeingültigen Aussagen zu den Bedingungen auf dem Planeten treffen, wie jeder erfährt, der sich mit einer Planetologin wie Ludmilla Carone zu dem Thema unterhält.(öffnet im neuen Fenster)
Von Gluthölle bis kühlem Plätzchen ist alles drin
Ohne Erkenntnisse über die Dichte und Zusammensetzung der Atmosphäre kann nichts über Temperaturen und andere Bedingungen auf dem Planeten gesagt werden. Schon unser Sonnensystem bietet Beispiele von der extrem dünnen Marsatmosphäre bis zu den hohen Drücken auf der Venus. Sollte der Planet deutlich schwerer als die Erde sein, ähnelt er möglicherweise sogar mehr einem kleinen Gasriesen als einer großen Erde, mit noch viel höheren Drücken als auf der Oberfläche der Venus.
Die Atmosphäre hat einen entscheidenden Einfluss auf chemische Vorgänge und den Treibhauseffekt. Noch dazu wird das rote Sonnenlicht weit weniger stark gestreut und von anderen Gasen absorbiert als das Licht von unserer Sonne. Damit verändern sich alle Parameter der Klimamodelle(öffnet im neuen Fenster) , die derzeit aber fast nur für die Erde und sonnenähnliche Sterne erstellt werden. Aber auch in der Biologie und Chemie spielt das Licht des Sterns eine wichtige Rolle. Für einige chemische Reaktionen sind energiereiche Photonen von blauem und ultraviolettem Licht unbedingt nötig, von denen gibt die rote Sonne Proxima Centauri aber viel weniger ab.
Dazu kommt noch ein Problem. Es wird erwartet, dass ein Planet in so großer Nähe zu seinem Stern an dessen Rotation gebunden ist. Es zeigt also immer die gleiche Seite des Planeten zum Stern. Die eine Seite des Planeten wäre heiß und die andere kalt. Eine ausreichend dichte Atmosphäre könnte aber in der Lage sein, die Wärme teilweise auszugleichen und so auf einem Teil des Planeten annehmbare Bedingungen zu erzeugen. Aber es gibt auch Rechnungen, nach denen eine sehr dichte Atmosphäre allein ausreichen kann, um die feste Bindung der Rotation(öffnet im neuen Fenster) durch Gezeitenkräfte zu verhindern.
Eine zweite Erde kann der Planet auf keinen Fall sein. Aber ein interessanter Planet ist er allemal, den es sich zu studieren lohnt, sobald bessere Messmethoden verfügbar sind.