Terrestrische Planeten im Orbit um Weiße Zwerge als Ziel für das JWST

Künstlerische Darstellung des Transits eines Planeten vor seinem Zentralstern, einem Weißen Zwerg. (Credits: Jack Madden / Carl Sagan Institute)
Künstlerische Darstellung des Transits eines Planeten vor seinem Zentralstern, einem Weißen Zwerg. (Credits: Jack Madden / Carl Sagan Institute)

Wenn Sterne wie unsere Sonne sterben, bleibt nur ein freiliegender Kern übrig – ein Weißer Zwerg. Ein Planet, der einen Weißen Zwerg umkreist, biete laut Forschern der Cornell University eine vielversprechende Gelegenheit, um festzustellen, ob Leben den Tod des Heimatsterns überstehen kann.

In einer Studie, die am 16. September 2020 in den Astrophysical Journal Letters erschien, zeigen sie, wie das kommende James Webb Space Telescope (JWST) der NASA Signaturen von Leben auf erdähnlichen Planeten im Orbit um Weiße Zwerge finden könnte.

Ein Planet, der einen kleinen Stern umkreist, produziert starke atmosphärische Signale, wenn er bei einem sogenannten Transit vor seinem Zentralstern vorbeizieht. Weiße Zwerge ziehen das ins Extreme: Sie sind 100 Mal kleiner als unsere Sonne, fast so groß wie die Erde. Das gibt Astronomen eine seltene Gelegenheit, um Gesteinsplaneten zu charakterisieren.

“Wenn im Orbit um Weiße Zwerge Gesteinsplaneten existieren, könnten wir in den nächsten paar Jahren Anzeichen für Leben auf ihnen entdecken”, sagte Lisa Kaltenegger, außerordentliche Professorin für Astronomie am College of Arts and Sciences der Cornell University, Direktorin des Carl Sagan Institute und Hauptautorin der Studie.

Der Co-Autor Ryan MacDonald vom Carl Sagan Institute sagte, das James Webb Space Telescope, dessen Start für Oktober 2021 geplant ist, sei prädestiniert dafür, Signaturen von Leben auf terrestrischen Planeten zu finden.

“Bei der Beobachtung erdähnlicher Planeten im Orbit um Weiße Zwerge kann das James Webb Space Telescope innerhalb weniger Stunden Wasser und Kohlenstoffdioxid registrieren”, sagte MacDonald. “Zwei Tage Beobachtungszeit mit diesem leistungsfähigen Teleskop würden die Entdeckung von Biosignaturgasen wie Ozon und Methan erlauben.”

Die Entdeckung des ersten Transits eines Riesenplaneten vor einem Weißen Zwerg (WD 1856+534b), bekannt gebeben am 16. September 2020 in einer separaten Studie, belegt die Existenz von Planeten um Weiße Zwerge. Die Studie wurde von Andrew Vanderburg geleitet, einem Assistenzprofessor an der University of Wisconsin in Madison. Kaltenegger ist auch Co-Autorin dieser Studie.

Dieser Planet ist ein Gasriese und kann daher kein Leben aufrechterhalten. Aber seine Existenz spricht dafür, dass kleinere Gesteinsplaneten, die Leben aufrechterhalten könnten, ebenfalls in den habitablen Zonen von Weißen Zwergen existieren könnten.

“Wir wissen jetzt, dass Riesenplaneten im Orbit um Weiße Zwerge existieren können und Belege dafür, dass ihr Licht von Gesteinsmaterial beeinflusst wurde, reichen über 100 Jahre zurück. Es gibt sicherlich kleine Felsen in solchen Systemen”, sagte MacDonald. “Es ist ein logischer Schritt, sich einen Gesteinsplaneten wie die Erde im Orbit um einen Weißen Zwerg vorzustellen.”

Die Forscher kombinierten moderne Analysemethoden, die für den Nachweis von Gasen in den Atmosphären von Riesenplaneten jenseits des Sonnensystems mit dem Hubble-Teleskop verwendet werden, mit Atmosphärenmodellen von Planeten im Orbit um Weiße Zwerge. Die Modelle wurden im Rahmen früherer Forschungsarbeiten an der Cornell University erstellt.

Der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA sucht jetzt nach solchen Gesteinsplaneten im Orbit um Weiße Zwerge. Falls eine dieser Welten gefunden wird, haben Kaltenegger und ihr Team die Modelle und Hilfsmittel entwickelt, um Anzeichen für Leben in der Atmosphäre des Planeten zu identifizieren. Das James Webb Space Telescope könnte diese Suche bald beginnen.

Die Schlussfolgerungen aus der Entdeckung von Signaturen für Leben auf einem Planeten im Orbit um einen Weißen Zwerg sind tiefgreifend: Die meisten Sterne werden eines Tages als Weiße Zwerge enden, unsere Sonne eingeschlossen.

“Was wäre, wenn der Tod der Sterne nicht das Ende des Lebens bedeutet?”, sagte Kaltenegger. “Könnte das Leben auch dann fortbestehen, wenn unsere Sonne gestorben ist? Anzeichen für Leben auf Planeten im Orbit um Weiße Zwerge würden nicht nur die unglaubliche Zähigkeit des Lebens zeigen, sondern vielleicht auch einen Einblick in unsere Zukunft gewähren.”

Quelle

(THK)

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