Materie und Universum

Zwei Planeten um einen Roten Zwerg

Am «SAINT-EX»-Observatorium, das von Forschenden des Nationalen Forschungsschwerpunktes NFS PlanetS der Universität Bern und der Universität Genf geleitet wird, wurden 2020 zwei Exoplaneten entdeckt, die den Stern TOI-1266 umkreisen. Das in Mexiko stationierte Teleskop beweist damit seine hohe Präzision und ermöglicht einen wichtigen Schritt auf der Suche nach potenziell bewohnbaren Welten.

Rote Zwerge sind die kühlsten Sterne des Universums. Auf Planeten in ihrer Nähe ist – anders als bei der Sonne ­– die Existenz von flüssigem Wasser potenziell möglich. Bei der Suche nach bewohnbaren Welten jenseits der Grenzen unseres Sonnensystems ist dies ein grosser Vorteil: Denn die Entfernung zwischen einem Exoplaneten und seinem Stern ist ein entscheidender Faktor für seine Entdeckung. Je näher die beiden sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass Astronominnen und Astronomen den Planeten von der Erde aus ausfindig machen können.

«Die Roten Zwerge sind ziemlich klein und strahlen im Vergleich zu den meisten anderen Sternen, wie etwa der Sonne, wenig Licht aus», erklärt Brice-Olivier Demory, Hauptautor der Studie, die im Oktober 2020 publiziert wurde, und Professor für Astrophysik an der Universität Bern. Diese Faktoren machen es wiederum schwierig, sie im Detail zu beobachten. Ohne die richtigen Instrumente würden potenzielle Planeten, die sie umkreisen, womöglich übersehen werden – insbesondere erdähnliche Planeten, die vergleichsweise klein sind.

Ein spezielles Teleskop

Ein Instrument, mit dem Rote Zwerge und ihre Planeten genauer studiert werden können, ist das in Mexiko stationierte SAINT-EX-Teleskop, das der NFS PlanetS mitbetreibt (siehe Infoboxen). SAINT-EX ist eine Abkürzung, die für Search And characterIsatioN of Transiting EXoplanets steht. Das Projekt wurde zu Ehren von Antoine de Saint-Exupéry (Saint-Ex) benannt, dem berühmten Schriftsteller, Dichter und Flieger.

Das SAINT-EX-Observatorium ist eine vollständig robotergestützte Einrichtung mit einem 1-Meter-Teleskop. Es ist mit Sensoren ausgestattet, welche die hochpräzise Detektion von kleinen Planeten um kühle Sterne ermöglichen. Diese Spezialisierung zahlt sich nun aus: Anfang 2020 konnte das Teleskop zwei Exoplaneten entdecken, die den Stern TOI-1266 umkreisen, der etwa 120 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Ein merkwürdiges Paar

Die Studie vermittelt einen ersten Eindruck der Eigenschaften der beiden Exoplaneten. Im Vergleich zu den Planeten in unserem Sonnensystem befinden sich TOI-1266 b und c viel näher an ihrem Stern – sie benötigen 11 respektive 19 Tage, um ihn zu umkreisen. Da dieser Stern jedoch viel kühler ist als die Sonne, sind ihre Temperaturen nicht sehr extrem: der äussere Planet hat etwa die Temperatur der Venus (obwohl er sieben Mal näher an seinem Stern ist als die Venus an der Sonne). Die beiden Planeten sind von ähnlicher Dichte, die mit folgender Zusammensetzung korrespondieren könnte: eine Hälfte Gesteinsmaterial und Eisen, die andere Hälfte Wasser. Damit sind sie etwa halb so felsig wie die Erde oder die Venus, aber gleichzeitig weit felsiger als Uranus oder Neptun.

In ihrer Grösse unterscheiden sich die Planeten deutlich voneinander. Der innere Planet, TOI-1266 b, misst etwas weniger als das Zweieinhalbfache des Erddurchmessers. Damit fällt er in die Kategorie der sogenannten Sub-Neptune. Der äussere Planet, TOI-1266 c, ist etwas mehr als eineinhalbmal so gross wie unser Planet und zählt deshalb zu den sogenannten Super-Erden.

«Die Möglichkeit, zwei verschiedene Arten von Planeten im selben System zu untersuchen, ist eine grosse Chance. Sie könnte uns helfen, besser zu verstehen, wie diese Planeten mit ihren unterschiedlichen Grössen entstehen», so Brice-Olivier Demory.