Rund zwölf Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Walfisch befindet sich der sonnenähnliche Stern Tau Ceti. Bei ihm hat nun ein Forscherteam um Fabo Feng und Mikko Tuomi von der britischen University of Hertfordshire Hinweise auf mindestens vier Planeten entdeckt, die den Stern in unterschiedlichen Abständen umrunden. Alle werden wohl Gesteinsplaneten sein, allerdings mit größerer Masse als die der Erde.

Das Planetensystem um Tau Ceti (Übersichtsgrafik)
© Fabo Feng, University of Hertfordshire
(Ausschnitt)
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Den sonnenähnlichen Stern Tau Ceti im Sternbild Walfisch umrunden nach einer neuen Analyse mindestens vier Planeten, deren Massen das 1,7- bis 3,9-Fache der Erdmasse betragen. Die Planeten e und f umrunden ihren Stern jeweils am Rand der habitablen Zone und könnten somit potenziell lebensfreundlich sein. Die untere Teilgrafik zeigt zum Vergleich das innere Sonnensystem mit den Planeten Merkur bis Mars und die Lage der habitablen Zone.

Für seine Untersuchungen verwendete das Team Messdaten der Präzisionsspektrografen HARPS am 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile und Keck-HIRES am Keck-Observatorium auf dem Mauna Kea in Hawaii, die in den Jahren 2003 bis 2013 aufgenommen wurden.

Schon vor rund fünf Jahren hatte dieses Forscherteam unter der Leitung von Mikko Tuomi die Existenz von gleich fünf Planeten um Tau Ceti verkündet. Nun haben die Astronomen ihre Beobachtungsdaten mit einem stark verbesserten Analyseverfahren ausgewertet. Damit konnten sie das Rauschen in den Messdaten der Spektrografen deutlich besser als bisher herausfiltern. Es wird unter anderem von der Aktivität der Sternoberfläche und durch die Rotation von Tau Ceti erzeugt und erschwert die Identifikation von Planeten im Orbit.

Die Forscher verwendeten die Radialgeschwindigkeitsmethode, um den Begleitern von Tau Ceti auf die Spur zu kommen. Dabei suchen sie in den Messdaten der Spektrografen nach geringfügigen periodischen Verschiebungen ausgewählter Linien im Spektrum des Sterns. Sie entstehen durch den Dopplereffekt, wenn die Planeten und ihr Zentralgestirn den gemeinsamen Schwerpunkt umrunden. Von uns aus gesehen scheint der Stern ein wenig hin und her zu wackeln.

Bewegt er sich auf uns zu, werden die Linien blauverschoben. Entfernt sich der Stern bei seiner periodischen Taumelbewegung von der Erde, wandern die Linien in Richtung des rötlichen Teils des Spektrums. Aus diesen Verschiebungen lassen sich die Umlaufbewegungen der Planeten und ihre Massen ableiten. Mittlerweile werden dabei routinemäßig die Bewegungen von Sternen auf einen Meter pro Sekunde genau bestimmt. Mit dem neuen Verfahren von Feng und Tuomi werden nun sogar Genauigkeiten von bis zu 30 Zentimetern pro Sekunde möglich.

In ihren Daten finden die Forscher deutliche Signale von vier Planeten, die Tau Ceti in 20, 49, 163 und 636 Tagen umrunden. Die Mindestmassen dieser Welten liegen zwischen dem 1,8- und 3,9-Fachen der Erdmasse; sie würden damit zur Klasse der so genannten Supererden gehören. Die Welten von Tau Ceti erhielten die Bezeichnungen g, h, e und f und ordnen sich in der genannten Reihenfolge um ihren Stern an. Die beiden innersten Welten g und h sind ihrem Stern zu nahe, um lebensfreundliche Bedingungen aufweisen zu können, denn immerhin erreicht Tau Ceti die halbe Leuchtkraft unserer Sonne. Die Planeten dürften eher großen Ausgaben von Merkur oder Venus in unserem Sonnensystem ähneln.

Der Planet e umläuft Tau Ceti dagegen am inneren Rand der so genannten habitablen Zone. Diese bezeichnet den Abstandsbereich zu einem Stern, in dem sich bei Vorhandensein einer Atmosphäre flüssiges Wasser über lange Zeiträume hinweg auf der Oberfläche halten kann – eine Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Somit könnte Planet e zumindest theoretisch lebensfreundlich sein. Mit rund 3,9 Erdmassen ist er auf jeden Fall massereich genug, um eine Atmosphäre auf Dauer festzuhalten. Das Gleiche gilt auch für den Planeten f, der am äußeren Rand der habitablen Zone umläuft. Allerdings gibt es bei Tau Ceti noch eine Komplikation für eventuelles Leben, denn der Stern ist weiter außen von einer dichten Staubscheibe umgeben, in der sich auch größere Asteroiden befinden dürften. Somit rechnen die Forscher um Feng und Tuomi damit, dass Asteroiden zehnmal häufiger auf den beiden äußeren Welten niedergehen, als dies auf der Erde der Fall ist.

Nicht bestätigen konnten die Astronomen die zuvor von ihnen gefundenen und veröffentlichten Planeten b, c und d. Sie führen die vor fünf Jahren ermittelten Welten auf die seinerzeit wesentlich weniger genaue Filterung zurück. Feng und seine Koautoren weisen darauf hin, dass es auch bei so manchem anderen derzeit als bestätigt geltenden Exoplaneten zu Überraschungen kommen könnte, wenn die genaueren Verfahren zur Datenfilterung bei ihnen eingesetzt werden.