Weiße Zwerge könnten ein fruchtbarer Boden für erdähnliche Planeten sein

Der Nebel NGC 2440 mit einem Weißen Zwerg im Zentrum (NASA and The Hubble Heritage Team (AURA/STScI))
Der Nebel NGC 2440 mit einem Weißen Zwerg im Zentrum (NASA and The Hubble Heritage Team (AURA/STScI))

Planetenjäger haben in den letzten zehn Jahren Hunderte Planeten außerhalb des Sonnensystems gefunden, trotzdem ist unklar, ob auch nur einer davon möglicherweise bewohnbar sein könnte. Aber es könnte sein, dass der beste Ort, um nach lebensfreundlichen Planeten zu suchen, die Umgebung von lichtschwachen, sterbenden Sternen – den Weißen Zwergen – ist.

In einer am Dienstag (29. März 2011) in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Studie schlägt Eric Agol, Dozent für Astronomie an der University of Washington, vor, dass potenziell bewohnbare Planeten – falls sie existieren – in Umlaufbahnen um Weiße Zwerge viel einfacher zu finden sind als andere bisher entdeckte Exoplaneten

Weiße Zwerge sind abkühlende Sterne im letzten Stadium ihres Lebens und besitzen typischerweise rund 60 Prozent der Sonnenmasse bei einem Volumen, das dem der Erde entspricht. Obwohl sie heiß geboren werden, werden sie letztendlich kälter als die Sonne und emittieren nur einen Bruchteil ihrer Energie, weswegen die habitablen Zonen für ihre Planeten wesentlich näher an dem Stern liegen, als die Erde an der Sonne.

“Wenn ein Planet eng genug an dem Stern liegt, könnte lange genug eine stabile Temperatur besitzen, um flüssiges Wasser an seiner Oberfläche zu besitzen – falls er überhaupt Wasser besitzt – und das ist ein wichtiger Faktor für Bewohnbarkeit”, sagte Agol. “Ein Planet, der sich so nah an seinem Stern befindet, könnte mit bodengestützten Teleskopen von nur einem Meter Durchmesser beobachtet werden, wenn der Planet vor seinem Weißen Zwerg vorbeizieht und sein Licht etwas abschwächt”, ergänzte er.

Weiße Zwerge entwickeln sich aus Sternen wie unserer Sonne. Wenn der Kern eines solchen Sterns nicht mehr in der Lage ist, Wasserstoff in Helium umzuwandeln, beginnt das Wasserstoffbrennen außerhalb des Kerns. Das leitet die Transformation des Sterns in einen Roten Riesen ein, der über eine sehr ausgedehnte Atmosphäre verfügt, welche normalerweise jeden Planeten im Abstand der Erde oder geringer einhüllt – und zerstört.

Am Schluss stößt der Stern seine äußere Atmosphäre ab und hinterlässt den glühenden, schnell abkühlenden Kern als Weißen Zwerg mit einer Oberflächentemperatur von etwa 5.000 Grad Celsius. An dem Punkt produziert der Stern Wärme und Licht in derselben Weise wie ausklingende Brandglut, nur die Brandglut des Sterns kann drei Milliarden Jahre lang andauern.

Wenn der Rote Riese einmal seine äußere Atmosphäre abgestoßen hat, könnten entferntere Planeten, die außer Reichweite der Atmosphäre waren, beginnen, näher an den Weißen Zwerg zu migrieren, sagte Agol. Neue Planeten könnten durch die Transformation des Sterns auch einen Ring aus Trümmern hinterlassen.

In jedem Fall müsste sich ein Planet sehr nah an den Weißen Zwerg bewegen, um bewohnbar zu sein, vielleicht 500.000 bis zwei Millionen Meilen (etwa 800.000 bis 3,2 Millionen Kilometer). Das ist weniger als ein Prozent der Entfernung zwischen Erde und Sonne (93 Millionen Meilen, 150 Millionen Kilometer) und wesentlich näher als Merkur.

“Von dem Planeten aus würde der Stern etwas größer als unsere Sonne erscheinen, weil er so nah ist und etwas orangefarbener, aber er würde der Sonne sehr sehr ähnlich sehen”, sagte Agol.

Der Planet wäre außerdem von den Gezeitenkräften gebunden, deswegen würde immer dieselbe Seite in Richtung Stern zeigen und die entgegen gesetzte Seite würde immer in Dunkelheit liegen. Die wahrscheinlichen, bewohnbaren Gebiete würden an den Rändern der Lichtzone liegen, näher an der dunklen Seite des Planeten, sagt er.

Der erdnächste Weiße Zwerg ist Sirius B in einer Entfernung von ungefähr 8,5 Lichtjahren (ein Lichtjahr entspricht etwa 9,5 Billionen Kilometern). Man glaubt, dass er einst fünf Mal schwerer als die Sonne war, aber jetzt hat er dieselbe Masse wie die Sonne, komprimiert in das Volumen der Erde.

Agol schlägt eine Durchmusterung der 20.000 erdnächsten Weißen Zwerge vor. Mit einem 1-Meter-Bodenteleskop könnte ein Stern in 32 Stunden Beobachtungszeit gemustert werden. Wenn es keine verräterische Helligkeitsabschwächung des Sterns in dieser Zeit gibt, bedeutet das, dass kein Planet den Stern nah genug umkreist, um bewohnbar zu sein. Im Idealfall könnte die Arbeit von einem Netzwerk aus Teleskopen durchgeführt werden, welche die Weißen Zwerge am Himmel schrittweise beobachten.

“Das könnte viel Zeit in Anspruch nehmen, sogar mit einem solchen Netzwerk”, sagte er. Dieselbe Arbeit könnte auch von größeren Spezialteleskopen wie dem in Chile geplanten Large Synoptic Survey Telescope erledigt werden, von dem die University of Washington ein Geldgeber ist. Wenn sich herausstellt, dass die Anzahl der Weißen Zwerge mit potenziell erdähnlichen Planeten sehr klein ist – sagen wir einer von 1.000 – würde das Teleskop trotzdem in der Lage sein, sie effizient aufzuspüren.

Einen erdähnlichen Planeten um einen Weißen Zwerg zu finden, könnte einen bedeutsamen Ort liefern, um nach Leben zu suchen, sagte Agol. Aber es würde ebenso ein potenzielles Rettungsboot für die Menschheit darstellen, falls die Erde aus irgendeinem Grund unbewohnbar werden sollte.

“Das sind die Gründe, warum ich dieses Projekt interessant finde”, sagte er. “Und es ist auch eine Frage von ‘Wie besonders ist die Erde?'”

Agols Arbeit wird von der National Science Foundation finanziell unterstützt.

Quelle: http://www.washington.edu/news/articles/uw-astrophysicist-white-dwarfs-could-be-fertile-ground-for-other-earths

(THK)

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