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Exoplaneten: HD 40307 – Eine Sonne mit sechs Begleitern

Schematische Darstellung des Planetensystems um HD 40307

Rund 42 Lichtjahre von uns entfernt im südlichen Sternbild Maler befindet sich der sonnenähnliche Stern HD 40307. Er wird von mindestens sechs Planeten begleitet, wie ein Forscherteam um Mikko Tuomi an der University of Hertfordshire in Großbritannien herausfand. Dies wäre bei rund 850 bekannten Exoplaneten in mehr als 660 Sternsystemen noch nicht besonders aufregend, aber der äußerste der sechs Planeten, HD 40307g, umrundet sein Zentralgestirn in der lebensfreundlichen Zone. Sie wird definiert als der Abstandsbereich um einen Stern, innerhalb dessen sich auf der Oberfläche eines Planeten flüssiges Wasser vorkommen kann und über lange Zeiträume erhalten bleibt. Ob dieser Himmelskörper wirklich lebensfreundlich ist, hängt aber stark von seinen weiteren Eigenschaften ab. Ein mit HD 40307g vergleichbarer Planet wurde Anfang des Jahres beim roten Zwergstern Gliese 667C entdeckt.

Das Forscherteam um Tuomi hatte sich HD 40307 herausgesucht, weil bereits vor drei Jahren Astronomen um Michel Mayor am Observatoire de Geneve bei diesem Stern drei Planeten aufgespürt hatten, die den Stern in sehr geringem Abstand umrunden. Der Nachweis gelang mit dem Radialgeschwindigkeitsverfahren. Dieses Verfahren sucht nach kleinen periodischen, vom Planeten verursachten Störungen im Spektrum des Sterns. Dabei setzten die Astronomen den Präzisionsspektrografen HARPS der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile ein, der speziell für die Suche nach Exoplaneten konstruiert wurde. Mikko Tuomi und seine Koautoren griffen nun auf die öffentlich zugänglichen Messdaten von HARPS zu HD 40307 zurück und werteten sie erneut aus. Dabei konnten sie die von ihren Vorgängern gefundenen Planeten nicht nur bestätigen, sondern stießen in den Daten auf die Signale von drei weiteren möglichen Planetenkandidaten, deren unabhängige Bestätigung aber noch aussteht.

Schematische Darstellung des Planetensystems um HD 40307
Das Planetensystem um HD 40307 | Das Planetensystem um HD 40307 (unten) ist sehr viel kompakter als unser Sonnensystem (oben). Die fünf inneren Planeten um HD 40307 umrunden ihr Zentralgestirn in einem geringerem Abstand als der Planet Merkur die Sonne (man beachte die unterschiedlichen horizontalen Maßstäbe). Sie sind damit für Leben, wie wir es kennen, deutlich zu heiß. Der Planet "g" umläuft dagegen seinen Stern in der lebensfreundlichen Zone, englisch: habitable zone. Hier erlaubt die vom Stern einfallende Strahlung die langfristige Existenz von flüssigem Wasser auf einem Planeten. Allerdings weist HD 40307g eine Mindestmasse von sieben Erdmassen auf – er ist damit definitiv keine zweite Erde. Möglicherweise ist er eher eine verkleinerte Variante des Planeten Uranus, das heißt ein felsiger Kern mit einer mächtigen Hülle aus Gas.

HD 40307 ist ein Stern des Spektraltyps K und besitzt 78 Prozent der Sonnenmasse. Er ist damit kühler als unsere Sonne und erreicht etwa ein Viertel ihrer Leuchtkraft. Fünf von den sechs möglichen Planeten umrunden den Stern in geringen Abständen und sind somit für lebensfreundliche Bedingungen trotz des leuchtschwächeren Zentralgestirns zu heiß.

Von besonderem Interesse ist dagegen der äußerste Planetenkandidat mit der Bezeichnung HD 40307g. Er umrundet das Zentralgestirn in einem Abstand von 0,6 Astronomischen Einheiten, das ist der 0,6-fache Abstand von der Erde zur Sonne. Er benötigt für einen Umlauf 198 Tage, also rund 6,6 Monate. HD 40307g befindet sich damit mitten in der lebensfreundlichen Zone des Sterns. Allerdings ist er definitiv keine zweite Erde, denn er weist eine Masse von wenigstens sieben Erdmassen auf. Damit erreicht er mindestens die halbe Masse des Planeten Uranus, wegen der unbekannten Bahnneigung könnte sie aber auch beträchtlich höher sein.

Da HD 40307g mit dem Radialgeschwindigkeitsverfahren gefunden wurde, haben wir keine Informationen über die Neigung seiner Umlaufbahn in der Sichtlinie zu uns. Wäre letztere bekannt, so ließe sich seine Masse exakt angeben. Eine genaue Bestimmung seiner Masse wäre möglich, wenn er von uns aus gesehen in periodischen Abständen vor seinem Zentralgestirn vorüberzieht und es dabei geringfügig verdunkelt. Dann ist seine Bahnneigung nämlich sehr gering und die wahre Masse läge nahe an der Mindestmasse. Bislang wurden aber keine solchen Transits beobachtet. Bei einem Transitplaneten ließen sich auch der Durchmesser und damit seine mittlere Dichte ermitteln, was Rückschlüsse auf die Art des Himmelskörpers und seinen inneren Aufbau erlaubt.

Daher äußern sich Tuomi und seine Koautoren sehr vorsichtig über die möglichen Eigenschaften von HD 40307g. Sie können nicht angeben, ob es ein felsiger Planet mit einer festen Oberfläche ist oder doch eher eine verkleinerte Version von Uranus mit einem festen Kern umgeben von einer dicken Gashülle. Sie haben aber die Hoffnung, dass es eines Tages mit verbesserten Abbildungsverfahren gelingen könnte, HD 40307g direkt neben seinem Stern abzulichten, und sein Spektrum aufzuzeichnen. Dann ließen sich weitere Details über HD 40307 in Erfahrung bringen.

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