Nach der Veröffentlichung der spektakulären Erkenntnisse über das spannende Miniatursonnensystem TRAPPIST-1 mit sieben erdgroßen Exoplaneten ist das Interesse der Forscher ungebrochen. Sie unternehmen derzeit große Anstrengungen, um noch mehr über diese Welten und ihren Stern herauszufinden.

Vor Kurzem gab die US-Raumfahrtbehörde vorzeitig Daten des Weltraumteleskops Kepler frei, die dieses über eine Messzeit von 79 Tagen hinweg gesammelt hatte, um den Forschern die Informationen so schnell wie möglich zur Verfügung zu stellen. Ein internationales Team von Astronomen um Rodrigo Luger von der University of Washington in Seattle reichte nun seine erste Auswertung der Daten bei der Fachzeitschrift "Nature Astronomy" zur Veröffentlichung ein. Sie stellten fest, dass der Stern TRAPPIST-1 wesentlich älter ist als zunächst angenommen, und konnten den äußersten, siebten Planeten, TRAPPIST-1h, endgültig bestätigen.

TRAPPIST-1: Roter Zwerg mit sieben Planeten (künstlerische Darstellung)
© ESO/N. Bartmann/spaceengine.org / Künstlerische Darstellung aus Sicht eines Planeten im TRAPPIST-1-Planetensystem / CC BY 4.0 CC BY
(Ausschnitt)
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Der rund 40 Lichtjahre von uns entfernte rote Zwergstern TRAPPIST-1 im Sternbild Wassermann wird von sieben Planeten von annähernder Erdgröße umrundet (künstlerische Darstellung). Nun ergaben Auswertungen neuer Messdaten des Weltraumteleskops Kepler, dass der Stern zwischen drei und acht Milliarden Jahre alt sein dürfte und das Planetensystem somit schon lange Bestand hat.

Die Forscher bestimmten anhand der Messungen von Kepler nun auch die Rotationsperiode des leuchtschwachen Zentralgestirns TRAPPIST-1. Sie ermittelten eine Dauer von 3,3 Tagen, also deutlich länger als die ersten ursprünglichen Annahmen von 1,2 Tagen. Damit hat TRAPPIST-1 etwa ein Prozent des Drehmoments unserer Sonne, obwohl die sich gemächlich in rund 25 Tagen einmal um ihre Achse dreht. Allerdings enthält unsere Sonne mehr als die zwölffache Masse des Roten Zwergs. Anhand von Sternentwicklungsmodellen, die das Rotationsverhalten von roten Zwergsternen beschreiben, ergibt sich für TRAPPIST-1 ein Alter zwischen drei und acht Milliarden Jahren. Bislang gingen die Astronomen von einem Alter von mindestens 500 Millionen Jahren aus. Das Alter von TRAPPIST-1 ist demjenigen unserer Sonne mit rund 4,6 Milliarden Jahren durchaus ähnlich, das System ist also nicht ausgesprochen jung.

Unter der nach heutigem Kenntnisstand plausiblen Annahme, dass sich das Zentralgestirn von TRAPPIST-1 und seine Planeten annähernd gleichzeitig bildeten – es gibt keine Informationen, dass dies nicht der Fall gewesen sein könnte –, muss das Planetensystem somit über lange Zeiträume hinweg stabil gewesen sein. Numerische Simulationen des Forscherteams um Michael Gillon, das die Entdeckung der sieben Planeten verkündet hatte, wiesen darauf hin, dass das Planetensystem über einen längeren Zeitraum von rund einer Milliarde Jahre instabil werden könnte. Ihre Simulation ergab eine Wahrscheinlichkeit von ungefähr 25 Prozent, dass TRAPPIST-1 innerhalb von einer Milliarde Jahren einen oder mehrere Planeten verlieren könnte. Dies liegt daran, dass sich die Planeten bei ihren Umläufen in geringem räumlichem Abstand zueinander mit ihren Schwerefeldern wechselseitig beeinflussen. Dadurch könnten sich die Effekte so weit aufschaukeln, dass schließlich das System chaotisch wird, Planeten kollidieren, aus dem System herausfliegen oder in den Zentralstern stürzen.

Planetenreigen

Anhand der neuen Messdaten von Kepler bestätigten die Forscher um Rodrigo Luger die Angaben des Forscherteams um Michael Gillon zu den Planeten von TRAPPIST-1. Zudem gelang es ihnen, die Existenz des äußersten Planeten TRAPPIST-1h endgültig zu belegen, bei dem es zuvor noch große Messunsicherheiten gegeben hatte. Der Planet umläuft sein Zentralgestirn demnach in 18,8 Tagen. Sein Durchmesser beträgt 72 Prozent desjenigen unserer Erde. Damit ist er mit seinen 9100 Kilometer Durchmesser etwa anderthalbmal so groß wie der Mars in unserem Sonnensystem. TRAPPIST-1h umrundet sein Zentralgestirn in einem mittleren Abstand von 9,3 Millionen Kilometern, was rund sechs Prozent der Distanz Erde-Sonne entspricht. Bei diesem Abstand beträgt seine mittlere Oberflächentemperatur –104 Grad Celsius (= 169 Kelvin), da sein Zentralgestirn nur etwa ein Zweitausendstel der Leuchtkraft unserer Sonne erreicht. Damit dürfte TRAPPIST-1h mit hoher Wahrscheinlichkeit eine eisige Welt sein; eventuell vorhandenes Wasser wäre auf seiner Oberfläche zu einer Eiskruste erstarrt.

Das System von TRAPPIST-1 wird weiterhin mit diversen Teleskopen erkundet, um noch mehr über seine mindestens sieben Welten herauszufinden. Vielleicht werden dann weitere Begleiter des Roten Zwergs entdeckt, die sich in noch größeren Abständen befinden. Zudem warten die Astronomen weltweit mit Spannung auf den Start des James Webb Space Telescope im nächsten Jahr. Mit ihm könnte es gelingen, die Planeten von TRAPPIST-1 direkt spektroskopisch zu untersuchen und Informationen über die Existenz eventueller Atmosphären und ihre chemischen Zusammensetzungen zu erhalten. Mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode sollte es außerdem gelingen, die Massen der sieben Welten von TRAPPIST-1 noch genauer zu bestimmen, als es bislang möglich war. Liegen diese Ergebnisse vor, dann lassen sich die Planeten wesentlich exakter charakterisieren. Auf jeden Fall dürften die Nachrichten über TRAPPIST-1 so schnell nicht abreißen.