Astronomen, die außerhalb unseres Sonnensystems nach Planeten suchen, finden sie immer wieder an den entlegensten Orten. Es gibt siedend heiße Jupiter, die ihre Sterne umarmen, felsige Welten wie die Erde, die sich um mehrere Sonnen drehen, und sogar schurkische Planeten, die ungehindert durch die Galaxis segeln.
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Jetzt haben Astronomen, die eine Gravitationslupe verwenden, einen Venus-ähnlichen Planeten gefunden, der einen "ausgefallenen Stern" umkreist - einen massiven, aber unglaublich dunklen Braunen Zwerg. Diese selten vorkommende Paarung bietet Hinweise auf die Entstehung von Planeten und Monden, die wiederum dazu beitragen können, bewohnbare Welten zu finden, sei es erdähnliche Planeten oder lebensfreundliche Monde.
"Ich würde nicht sagen, dass dies irgendetwas beweist, aber es ist der erste Hinweis darauf, dass die Art und Weise, wie sich Gefährten auf all diesen verschiedenen Skalen bilden, universell sein könnte", sagt Andrew Gould von der Ohio State University Astrophysical Journal .
Sterne entstehen, wenn die Schwerkraft kalte Gas- und Staubwolken zusammenzieht und neugeborene Sterne von sich drehenden Scheiben aus übriggebliebenem Material umgeben werden. Dichte Taschen in diesen Scheiben verschmelzen zu Planeten. In ähnlicher Weise wird angenommen, dass sich Jupiters größte Monde aus einer Scheibe aus sogenanntem Zirkumplanetenmaterial um den Gasriesen gebildet haben.
Aber braune Zwerge besetzen eine Nische zwischen Sternen und Planeten - sie sind gerade groß genug, um den Prozess der Verschmelzung in Gang zu setzen, aber zu klein, um damit fortzufahren wie größere Sterne. Interessanterweise haben die Venus-ähnliche Welt und ihr Brauner Zwerg ein ähnliches Massenverhältnis wie der Jupiter und seine größten Monde sowie die Sonne und die äußeren eisigen Planeten. Dies deutet darauf hin, dass sich all diese Objekte möglicherweise über einen ähnlichen Mechanismus in unterschiedlichen Maßstäben gebildet haben.
"Wenn sich dieses Objekt auf die gleiche Weise wie Jupiters Monde gebildet hat, bedeutet dies, dass der Prozess der Bildung von Monden aus einer Umkreisplanetenscheibe wie den galileischen Satelliten universell ist", sagt David Kipping von der Columbia University.
In diesem Fall steht die neu entdeckte Exo-Venus als Brücke zwischen Planeten und Monden. Wenn sein Wirt aus braunen Zwergen nur ein bisschen kleiner wäre, würde der Stern wirklich als Planet betrachtet und der neue Körper als Exomoon bezeichnet werden.
Laut Kipping setzt das neue System eine Obergrenze dafür, wie groß ein Mond im Vergleich zu dem Objekt sein kann, das er umkreist. Während große Körper eingefangen werden können, hätte ein Planet in Jupiter-Größe nicht genug Gravitationskraft, um eine erdgroße Welt auf seiner Planetenscheibe hervorzubringen. Um einen erd- oder venusgroßen Mond zu bauen, braucht man einen Wirt, der so massereich ist wie ein Brauner Zwerg, sagt er.
Das Herausfinden solcher Grenzen ist wichtig, da Exomoons für Astronomen, die nach bewohnbaren Welten suchen, von großem Interesse sind. Obwohl die großen Monde unseres Sonnensystems zu weit von der Sonne entfernt sind, um Wasser auf ihren Oberflächen zu halten, sind sie einige der vielversprechendsten Orte für die Suche nach außerirdischem Leben, da viele unterirdische Ozeane aufweisen.
Und Astronomen glauben, dass große Exomoons, die entfernte Gasriesen umkreisen, Oberflächenwasser beherbergen könnten, wenn sie sich nahe genug an ihren Sternen drehen. Obwohl noch keine Exomoons entdeckt wurden, suchen Instrumente wie das Kepler-Teleskop der NASA eifrig nach ihnen.
Könnte dieser Venus-ähnliche Planet also Leben beherbergen? Wahrscheinlich nicht, sagt Gould. Braune Zwerge haben keine fusionsgetriebene Hitze in ihren Kernen und sind unglaublich dunkel. Dieser Planet ist wahrscheinlich zu weit von seinem Stern entfernt, um warm genug für die Bewohnbarkeit zu sein. Leider ist die Methode, mit der der dunkle Planet um einen schwachen Stern herum gefunden wird, eine Herausforderung für weitere Untersuchungen.
Um den Venus-ähnlichen Planeten zu finden, verwendeten die Wissenschaftler eine als Mikrolinsen bekannte Planetenjagdtechnik, die auf dem Licht eines Sterns hinter dem Braunen Zwerg beruht. Wenn der Hintergrundstern scheint, biegt und vergrößert die Schwerkraft des Braunen Zwergs sein Licht so, dass die Wissenschaftler nicht nur den extrem dunklen Stern, sondern auch seinen umlaufenden Planeten identifizieren können.
Die Mikrolinse ist eine verkleinerte Version desselben Effekts, der Gravitationslinse, die das Licht von weit entfernten Galaxien biegt und vergrößert. Hier entdeckt Hubble eine rote Galaxie, die das Licht einer blauen Galaxie im Hintergrund verzerrt. (ESA / Hubble & NASA) "Es ist äußerst schwierig - obwohl wahrscheinlich nicht unmöglich -, Planeten um Braune Zwerge mit einer anderen Technik als der Mikrolinse zu sehen", sagt Gould. "Im Fall eines Braunen Zwergs kann [Mikrolinsen] seine Anwesenheit verraten, obwohl er wenig oder gar kein Licht aussendet."
Da die Mikrolinse jedoch von der genauen Anordnung des Systems mit einem Hintergrundstern abhängt, können die Forscher diese Welten nicht ohne weiteres erneut untersuchen und daher keine Attribute wie die Atmosphäre des Planeten bestimmen, die zur Charakterisierung seiner Bewohnbarkeit beitragen würden.
Die größte Herausforderung bei der Mikrolinse besteht laut Gould darin, wichtige Details herauszuarbeiten. Das Signal fasst alle Informationen über Masse, Entfernung und Geschwindigkeit des Zielsterns (und aller umlaufenden Welten) im Vergleich zum Hintergrundstern zusammen. Aber Astronomen haben oft nicht genug Daten, um sie auseinanderzuhalten - so als hätte ich Ihnen die Quadratmeterzahl meines Hauses gegeben und Sie gebeten, Länge, Breite und Anzahl der Stockwerke zu bestimmen.
Binäre Systeme, bei denen zwei Sterne in einer gegenseitigen Umlaufbahn eingeschlossen sind, enthalten fast immer eine zusätzliche Information, mit deren Hilfe Astronomen die Masse umlaufender Planeten ermitteln können. Darüber hinaus liegt dieses neu entdeckte System etwa zehnmal näher an der Erde als die meisten bisher bekannten Mikrolinsensysteme, wodurch sich das Signal und letztendlich die Masse des Planeten leichter ändern lassen.
Basierend auf statistischen Beweisen sagt Gould, dass felsige Planeten um solche massearmen Sternpaare sehr wahrscheinlich weit verbreitet sind, sodass jeder Stern in einem ähnlichen System eine terrestrische Welt haben könnte. Ein kleiner Teil derjenigen, die in Zukunft gefunden werden, ist möglicherweise warm genug, um flüssiges Wasser auf ihrer Oberfläche zu halten. Wenn sich die Mikrolinsenuntersuchungen verbessern und weltraumgestützte Bemühungen fortgesetzt werden, sollten mehr dieser Welten identifiziert werden.
"Wir glauben, wir kratzen nur an der Oberfläche dessen, was die Mikrolinse über Systeme aussagt, an die die Leute im Moment nicht einmal wirklich denken", sagt Gould. "Wir freuen uns in Zukunft auf weitere Mikrolinsenerkennungen."
