Sogar sterbende Sterne könnten Planeten mit Leben besitzen – und falls solches Leben existiert, sind wir möglicherweise in den kommenden zehn Jahren in der Lage, es nachzuweisen. Dieses vielversprechende Ergebnis stammt aus einer neuen theoretischen Studie über erdähnliche Planeten, die Weiße Zwerge umkreisen. Die Forscher fanden heraus, dass wir Sauerstoff in der Atmosphäre eines Planeten im Orbit um einen Weißen Zwerg viel leichter nachweisen könnten, als in der Atmosphäre eines erdähnlichen Planeten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist.
“Bei der Suche nach extraterrestrischen biologischen Signaturen sollten die ersten Sterne, die wir untersuchen, Weiße Zwerge sein”, sagte Avi Loeb, Theoretiker am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Direktor des Insitute for Theory and Computation. Wenn ein Stern wie die Sonne stirbt, stößt er seine äußeren Schichten ab und lässt einen heißen Kern zurück, der als Weißer Zwerg bezeichnet wird. Ein typischer Weißer Zwerg ist ungefähr so groß wie die Erde. Er kühlt langsam ab und wird mit der Zeit schwächer, aber er kann die Wärme lange genug erhalten, um eine nahegelegene Welt für Milliarden Jahre zu erwärmen.
Weil ein Weißer Zwerg viel kleiner und schwächer als die Sonne ist, müsste sich ein Planet viel näher an ihm befinden, um flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu besitzen und bewohnbar zu sein. Ein bewohnbarer Planet würde den Weißen Zwerg einmal in zehn Stunden in einer Entfernung von circa 1,6 Millionen Kilometern umkreisen. Bevor ein Stern zu einem Weißen Zwerg wird, bläht er sich zu einem Roten Riesen auf, umschließt nahe Planeten und zerstört sie. Deshalb müsste ein Planet in der habitablen Zone ankommen, nachdem sich der Stern in einen Weißen Zwerg entwickelt hat. Ein Planet könnte sich aus übrig gebliebenem Staub und Gas bilden (was ihn zu einer Welt der zweiten Generation machen würde) oder aus einer größeren Entfernung nach innen migrieren.
Falls Planeten in den habitablen Zonen von Weißen Zwergen existieren, müssen wir sie zunächst finden, bevor wir sie untersuchen können. Die Häufigkeit schwerer Elemente auf der Oberfläche von Weißen Zwergen spricht dafür, dass ein bedeutender Teil von ihnen Gesteinsplaneten besitzt. Loeb und sein Kollege Dan Maoz von der Tel Aviv University schätzen, dass eine Durchmusterung der 500 nächstgelegenen Weißen Zwerge eine oder mehr habitable Erden ausfindig machen könnte.
Die beste Methode für das Auffinden solcher Planeten ist eine Transitsuche – die Suche nach einem Stern, der kurzzeitig dunkler wird, wenn ein umlaufender Planet vor ihm vorbeizieht. Weil ein Weißer Zwerg in etwa dieselbe Größe wie die Erde hat, würde ein erdgroßer Planet einen hohen Anteil seines Lichts verdecken und ein unübersehbares Signal erzeugen. Noch wichtiger ist, dass wir nur die Atmosphären von vorbeiziehenden Planeten studieren können. Wenn das Licht des Weißen Zwergs durch den Ring aus Luft [die Atmosphäre] hindurchscheint, der die Silhouette der Planetenscheibe umgibt, absorbiert die Atmosphäre etwas Sternenlicht. Das hinterlässt chemische Fingerabdrücke, die zeigen, ob die Luft Wasserdampf oder sogar Signaturen von Leben (beispielsweise Sauerstoff) enthält.
Astronomen sind besonders daran interessiert, Sauerstoff zu finden, weil der Sauerstoff in der Erdatmosphäre kontinuierlich wieder aufgefüllt wird – dank der Photosynthese durch pflanzliches Leben. Würde alles Leben auf der Erde aussterben, wäre die Erdatmosphäre schnell frei von Sauerstoff, der sich in den Ozeanen lösen und die Oberfläche oxidieren würde. Deshalb wären große Mengen Sauerstoff in der Atmosphäre eines entfernten Planeten ein Hinweis auf die wahrscheinliche Anwesenheit von Leben.
Das James Webb Space Telescope (JWST) der NASA, dessen Start für das Ende dieses Jahrzehnts geplant ist, verspricht, die Gase auf diesen fremden Welten zu “erschnüffeln”. Loeb und Maoz erschufen ein synthetisches Spektrum als Nachbildung dessen, was das JWST sähe, wenn es einen habitablen Planeten um einen Weißen Zwerg beobachten würde. Sie stellten fest, dass sowohl Sauerstoff als auch Wasserdampf mit nur wenigen Stunden Beobachtungszeit nachweisbar wären. “Das JWST ist die beste Chance, in naher Zukunft einen bewohnten Planeten zu finden”, sagte Maoz.
Eine kürzliche Forschungsarbeit der Astronomen Courtney Dressing und David Charbonneau vom CfA zeigte, dass der nächstgelegene bewohnbare Planet wahrscheinlich einen Roten Zwerg (einen kühlen, massearmen Stern) umkreist. Obwohl ein Roter Zwerg kleiner und schwächer als die Sonne ist, ist er viel größer und heller als ein Weißer Zwerg – seine Helligkeit würde das schwache Signal aus der Atmosphäre eines umkreisenden Planeten überstrahlen. Das JWST müsste hunderte Stunden Transits beobachten, um eine Möglichkeit zu haben, die Zusammensetzung der Atmosphäre überhaupt analysieren zu können. “Auch wenn der nächstgelegene bewohnbare Planet einen Roten Zwergstern umkreisen mag, würde der nächstgelegene Planet, auf dem wir die Existenz von Leben leicht beweisen könnten, wahrscheinlich einen Weißen Zwerg umkreisen”, sagte Loeb.
Ihre Abhandlung wurde für die Veröffentlichung in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society akzeptiert.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) hat seinen Stammsitz in Cambridge (Massachusetts) und ist ein Gemeinschaftsprojekt des Smithsonian Astrophysical Observatory und des Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen studieren hier den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Quelle: http://www.cfa.harvard.edu/news/2013/pr201306.html
(THK)
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