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Einstein in Aktion: Nachbarstern auf der Waage

Unser Nachbarstern zieht nur selten vor anderen Sternen vorüber. Im Februar 2016 war es so weit - und Astronomen nutzen die Gelegenheit für eine besondere Messung.
Wie mag es wohl auf dem Planeten Proxima b aussehen?

Mit einem Trick haben Astronomen die Masse unseres Nachbarsterns bestimmt. Proxima Centauri treibt in etwa 4,2 Lichtjahren Entfernung durchs Weltall. Vor zwei Jahren entdeckten Wissenschaftler einen Planeten im Orbit des roten Zwergsterns, was mittlerweile sogar Pläne befeuert, winzige Sonden in das benachbarte System zu schießen.

Bisher ist ein wichtiger Parameter unseres Nachbarn aber nur ungefähr bekannt: Die Masse des Zwergsterns können Astrophysiker lediglich aus der so genannten Masse-Leuchtkraft-Beziehung ableiten. Sie ist eine auf Erfahrung beruhende Regel, wie schwer ein Stern einer gewissen Helligkeit und Farbe sein sollte. Für Proxima Centauri kommen Experten damit zu einem Ergebnis von 0,12 Sonnenmassen, wobei die Messungenauigkeit beträchtliche 16 Prozent beträgt.

Entsprechend groß ist das Interesse von Wissenschaftlern, die Masse unseres Nachbarsterns mit unabhängigen Methoden zu bestimmen. Einem Team um Alice Zurlo von der Universidad Diego Portales in Santiago de Chile ist nun genau das gelungen: Die Forscher beobachteten im Jahr 2016 mit Hilfe des Sphere-Instruments am Very Large Telescope, wie Proxima Centauri vor einem anderen Stern vorüberzog. Dabei maßen sie genau, wie sich dessen scheinbare Position am Himmel verschob.

Eine Gravitationslinse als Smiley
Eine lachende Gravitationslinse | Auch massereiche Galaxienhaufen wirken als Gravitationslinse: Sie lenken das Licht noch fernerer Galaxien wie eine Sammellinse ab und verzerren sie zu bogenförmigen Strukturen. Hier ergibt sich zufällig das lachende Gesicht eines Smileys.

Dieser als »Microlensing« bekannte Effekt ist eine Vorhersage aus Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Ihr zufolge machen Lichtstrahlen einen kleinen Bogen, wenn sie an einer großen Masse vorüberfliegen, was für den Beobachter so aussieht, als würde sich der Hintergrundstern ein klein wenig verschieben. Genau das beobachteten die Astronomen im Februar 2016 bei Proxima Centauris Hintergrundstern und leiteten daraus eine Masse von 0,15 Sonnenmassen für unseren kosmischen Nachbarn ab.

Die Messunsicherheit betrug hier allerdings ganze 40 Prozent, berichtet das Team in den »Monthly Notices of the Royal Astronomical Society«. Möglicherweise könne man die Genauigkeit aber noch verbessern, wenn man mit Hilfe des Gaia-Sternenkatalogs die Position des Hintergrundsterns noch etwas genauer bestimmt, schreiben die Wissenschaftler.

Vom genauen Wert der Sternmasse hängt nicht zuletzt ab, wie schwer der Planet Proxima b ist, für dessen Masse bisher ebenfalls nur Schätzungen vorliegen. Sollte Proxima Centauri wirklich schwerer sein als gedacht, ergäbe sich auch für den Planeten in seinem Orbit ein größerer Wert. Das würde wiederum die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass es sich bei der verheißungsvollen Welt nicht um einen Felsplaneten wie die Erde handelt, sondern eher um einen kleinen Neptun.

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