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CARMENES trägt zum Nachweis von Exoplanet in bewohnbarer Zone bei


Künstlerische Darstellung des Exoplaneten GJ 357b. Er befindet sich in der habitablen Zone seines Heimatsterns. Flüssiges Wasser könnte daher auf seiner Oberfläche existieren. (Bild: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith)

Bei der Analyse von Signalen des Planetenkandidaten GJ 357 b, der mit dem Satelliten TESS gefunden wurde, entdeckt ein internationales Forscherteam zwei weitere Planeten in ihren Archivdaten. Einer der drei neu gefundenen Planeten umläuft seinen Stern dabei in einem Abstand, bei dem flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche existieren könnte. Die Forschungsergebnisse wurden in „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Die Forschungsgruppe um Rafael Luque vom "Institute of Astrophysics of the Canary Islands (IAC)" wollte zunächst mit Radialgeschwindigkeitsmessungen die periodischen Geschwindigkeitsänderungen des Sterns GJ 357 nachweisen, die durch die gravitative Wechselwirkung mit dem Planeten GJ 357 b verursacht werden. GJ 357 ist ein Zwergstern, der ungefähr ein Drittel der Masse der Sonne besitzt. Er befindet sich in 31 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Hydra. Hinweise auf den Planeten hatten die Forscher durch eine periodische Verdunklung, die vom Satelliten TESS gemessen wurde. GJ 357 b ist ein sogenannter Transitplanet, der auf seiner Bahn alle 4 Tage vor dem Stern vorbeizieht, dabei Teile des Sternlichts abblockt und so seine Existenz verrät. Zwar wird auf GJ 357 b wegen seines geringen Abstands zum Stern kein Leben möglich sein, dennoch ist er für die Astronomen besonders interessant. Jonas Kemmer, Doktorand an der Landessternwarte und Co-Autor der Studie, erläutert: "GJ 357 b ist der unserem Sonnensystem dritt nächstliegende Transitplanet und kaum größer als unsere Erde. Das macht ihn zu einem idealen Kandidaten für die Erforschung der Atmosphären von Exoplaneten."

Die Kombination von Daten verschiedener Spektrographen aus den letzten beiden Jahrzehnten ermöglichte es den Astronomen, GJ 357 b auch mit der Radialgeschwindigkeitsmethode nachzuweisen. Dazu gehören auch bisher unveröffentlichte Daten des CARMENES Instruments, an dessen Bau und Betrieb die Landessternwarte Königstuhl maßgeblich beteiligt ist.

"Zu unserer Überraschung sahen wir nicht nur das Signal von GJ 357 b in unseren Daten, sondern auch noch zwei weitere Signale, die bisher unentdeckt geblieben waren“, berichtet Kemmer.

Obwohl für diese beiden Signale keine Transits mit TESS nachgewiesen wurden, handelt es sich bei ihnen mit hoher Wahrscheinlichkeit um zwei weitere Planeten. Aus den fehlenden Transitsignalen schließen die Wissenschaftler, dass ihre Bahnen gegenüber der von GJ 357 b leicht geneigt sein müssen. Der mittlere Planet, GJ 357 c, ist mindestens 3-mal so massereich wie die Erde und umkreist den Stern in 9 Tagen. 

Der Umlauf des äußersten Planeten, GJ 357 d, dauert 56 Tage. "Ihn erreicht ungefähr dieselbe Menge an Strahlung wie der Mars von der Sonne erhält", sagt Ko-Autorin Diana Kossakowski vom Max Planck Institut für Astronomie in Heidelberg. Sollte der Planet eine dichte Atmosphäre besitzen, so könnte er genug Wärme binden, sodass flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche möglich wäre. Die tatsächliche Größe und Zusammensetzung des Planeten sind unbekannt. Sollte es sich allerdings bei dem Trabanten um einen Gesteinsplaneten handeln, wäre er etwa ein- bis zweimal so groß wie unsere Erde.

CARMENES ist ein neuartiges astronomisches Instrument, mit dessen Hilfe erdähnliche Planeten – speziell Planeten um leichte, das heißt massearme Sterne – aufgespürt werden können. Es kommt am 3,5-Meter-Spiegelteleskop des Calar Alto Observatoriums nahe Almería in Südspanien zum Einsatz. Das aus zwei Spektrographen bestehende Messgerät wurde von einem internationalen Konsortium aus elf deutschen und spanischen Institutionen geplant und gebaut; an Konstruktion und Betrieb sind Wissenschaftler der Landessternwarte Königstuhl maßgeblich beteiligt. Sie haben einen der beiden CARMENES-Spektrographen gebaut und sind jetzt vor allem dafür zuständig, die Qualität der Daten kontinuierlich zu überwachen und zu verbessern.

Im Projekt CARMENES suchen deutsche und spanische Wissenschaftler seit 2016 nach Planeten um Sterne in der Umgebung unserer Sonne. Kooperationspartner sind die Universitäten Göttingen, Hamburg und Heidelberg, das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, die Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Institute des Consejo Superior de Investigaciones Científicas, das Instituto de Astrofísica de Canarias, die Universidad Complutense de Madrid und das Calar Alto Observatorium. Mit den jetzt entdeckten Planeten ist die Zahl ihrer Neuentdeckungen auf elf gestiegen. Die Beteiligung der Universität Heidelberg an CARMENES wurde vom Land Baden-Württemberg, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und von der Klaus-Tschira-Stiftung gefördert.

 

ORIGINALE PUBLIKATION
Planetary system around the nearby M dwarf GJ 357 including a transiting, hot, Earth-sized planet optimal for atmospheric characterization, Luque R. et al, A&A, 2019, DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201935801

LOCALER KONTAKT
Dr. Guido Thimm
- Öffentlichkeitsarbeit -
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH)
Email: thimm(at)uni-heidelberg.de

ERGÄNZENDE INFORMATIONEN
Pressemitteilung der NASA
Homepage des CARMENES Konsortiums

Bearbeiter: Webmaster
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