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Exoplaneten: Supererde in habitabler Zone aufgespürt

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Mit Hilfe des Weltraumteleskops Kepler stieß ein internationales Forscherteam um William Borucki am Ames Research Center der NASA in Kalifornien auf einen Exoplaneten, der in der habitablen Zone sein Zentralgestirn umrundet – also in einem Abstand, bei dem die Oberflächentemperaturen die Anwesenheit flüssigen Wassers erlauben, das dort für lange Zeiträume stabil bleibt.

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Supererde Kepler-22b | Anfang Dezember 2011 gab die US-Raumfahrtbehörde NASA den sicheren Nachweis der ersten Supererde in der habitablen Zone eines sonnenähnlichen Sterns bekannt, der mit dem Weltraumteleskop Kepler entdeckt wurde. Kepler-22b hat den 2,4-fachen Durchmesser der Erde (rund 30 000 Kilometer) und benötigt 290 Tage für einen Umlauf um sein Zentralgestirn. Diese künstlerische Darstellung gibt einen Eindruck seiner möglicherweise mit Wasser bedeckten Oberfläche wieder.

Der neu entdeckte Himmelskörper mit der Bezeichnung Kepler-22b umkreist einen Stern mit etwas geringerer Masse als unsere Sonne im Sternbild Schwan, der rund 600 Lichtjahre entfernt ist. Kepler-22b weist den 2,4-fachen Durchmesser der Erde auf und umrundet sein Zentralgestirn in 290 Tagen. Projiziert auf unser Sonnensystem würde Kepler-22b zwischen den Bahnen von Merkur und Venus umlaufen, deren Oberflächen für flüssiges Wasser zu heiß sind. Da aber das Zentralgestirn von Kepler-22b eine geringere Masse als unsere Sonne besitzt und demzufolge etwas kühler ist, herrschen auf dem Trabanten Temperaturen, die flüssiges Wasser an seiner Oberfläche erlauben. Dies gilt aber nur dann, wenn dieser Himmelskörper eine ausreichend dichte Atmosphäre ähnlich jener der Erde hat. Doch darüber lassen sich zurzeit noch keine Aussagen treffen.

Kepler-22b gehört wahrscheinlich zur Klasse der so genannten Supererden, das heißt, er weist einen größeren Durchmesser und eine deutlich höhere Masse als unsere Erde auf. Derzeit sind allerdings nur der Durchmesser von Kepler-22b und seine Umlaufbahn um sein Zentralgestirn bekannt. Somit fehlen noch Angaben über seine Masse, erst dann ließen sich über die Angabe der mittleren Dichte Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung und den inneren Aufbau des Planeten ziehen.

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Das System von Kepler-22b im Vergleich zum Sonnensystem | Der sonnenähnliche Stern Kepler-22 ist etwas masseärmer als unsere Sonne und kühler als unser Tagesgestirn. Somit reicht die hier grün dargestellte habitable Zone näher an den Stern heran als in unserem Sonnensystem. Die neu entdeckte Supererde Kepler-22b umläuft ihr Zentralgestirn in rund 290 Tagen einmal, ihre Oberflächentemperatur könnte das Vorhandensein von flüssigem Wasser erlauben. Projiziert auf das Sonnensystem würde Kepler-22b zwischen den Bahnen von Merkur und Venus umlaufen, die wegen ihrer Sonnennähe und großen Hitze für Leben unserer Art denkbar ungeeignet sind.

Der Planet wurde mit Hilfe der Transitmethode nachgewiesen, denn seine Umlaufbahn ist zufälligerweise so orientiert, dass Kepler-22b bei jedem Umlauf vor der Scheibe seines Zentralgestirns herläuft. Dabei schwächt er periodisch dessen Helligkeit um Bruchteile von Promille ab. Diese Helligkeitsschwankungen werden vom Weltraumteleskop Kepler mit hoher Präzision aufgezeichnet. Über das Spektrum des Sterns und Sternentwicklungsmodelle lässt sich der Durchmesser des Sterns ermitteln. Aus der Tiefe der Lichabschwächung beim Transit ergibt sich dann der Durchmesser des Exoplaneten.

Im Frühjahr 2011 hatte die NASA die Messdaten von rund 1200 Exoplaneten-Kandidaten freigegeben, die in den ersten vier Monaten des Messbetriebs aufgezeichnet wurden. Darunter befanden sich 54 mögliche Exoplaneten in der habitablen Zone um ihren jeweiligen Stern. Kepler-22b ist der erste dieser Himmelskörper, der sich durch nachfolgende Detailuntersuchungen bestätigen ließ.

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