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Exoplaneten: Viele erdgroße Planeten, keine zweite Erde

Der azurblaue Exoplanet HD 189733b im Sternbild Füchslein (Computergrafik)

Es ist eine der spannendsten Fragen der Astronomie: Wie häufig sind erdgroße Planeten im Orbit sonnenähnlicher Sterne? Eric Petigura von der University of California in Berkeley und seine Kollegen präsentieren nun eine Antwort: Ungefähr elf Prozent aller sonnenähnlichen Sterne der Spektralklassen "G" bis "K" haben demnach einen Felsplaneten mit einem Radius von ein bis zwei Erdradien in ihrer lebensfreundlichen oder habitablen Zone. Auf die Milchstraße hochgerechnet würde das bedeuten, dass es vermutlich Millionen Sonnen gibt, um die erdähnliche Planeten kreisen.

Bisher können die Forscher diese Aussage jedoch nur für Planeten treffen, die ihrem Zentralgestirn deutlich näher sind als die Erde der Sonne. Ihre Abschätzung bezieht sich auf Planeten, die 200 Tage für einen Umlauf brauchen. Zum Vergleich: Auf der Venus dauert ein Jahr 224 Tage, sie erhält etwa doppelt so viel Strahlung wie Erde. Für die Forscher befinden sich auch noch Planeten in der habitablen Zone, wenn sie viermal so viel Strahlung wie die Erde abbekommen.

Für ihre Hochrechnung verwendeten die Exoplanetenjäger die 42 000 hellsten Sterne aus dem Datensatz des Kepler-Teleskops. Kepler beobachtete fast vier Jahre lang einen kleinen Himmelsausschnitt im Grenzbereich der Sternbilder Schwan und Leier und zeichnete winzige Verdunklungen einzelner Sterne auf. In ihrem Datensatz fanden die Forscher 603 Planetenkandidaten, von denen zehn in der habitablen Zone ihres Sterns liegen könnten, in der Wasser auf ihrer Oberfläche flüssig wäre. Bei 274 besonders interessanten Kandidaten führten Wissenschaftler Nachbeobachtungen mit dem Spektrografen Hires durch und bestätigten, dass es sich um Planeten handelt.

Mit Hilfe einer Computersimulation ermittelten die Forscher anschließend, wie viele Planeten Kepler nicht detektieren kann, weil sie zu schwach sind oder von anderen Planetensignalen überdeckt werden. Auch berücksichtigten Petigura und seine Kollegen, dass die Umlaufbahnen vieler Planeten relativ zur Erde gekippt ist und sie daher ihren Stern zu keiner Zeit verdunkeln. Der Schluss der Forscher: Es muss viel mehr Planeten als die 603 identifizierten im Orbit der 42 000 untersuchten Sterne geben. Laut der Hochrechnung der Forscher hätten 15 Prozent der sonnenähnliche Sterne in dem Datensatz einen ergroßen Planeten mit einer Umlaufdauer von weniger als 200 Tagen, elf Prozent fielen in die habitable Zone.

Um die Häufigkeit erdähnlicher Exoplaneten mit größerem Abstand zu ihrem Stern in der Milchstraße abzuschätzen, reichen die von Kepler gesammelten Daten allerdings nicht aus. Solche Himmelskörper bewirken eine weniger starke Verdunklung, Forscher müssen deutlich mehr Daten sammeln, um sie zweifelsfrei nachzuweisen. Da die Forscher bisher in kleineren Abständen auf allen möglichen Umlaufbahnen Felsplaneten gefunden haben, wagen sie eine grobe Schätzung: Sie extrapolieren die Häufigkeit der kleinen Felsplaneten mit einer Umlaufzeit unter 200 Tagen auf größere Umlaufdauern von bis zu 400 Tagen.

Demnach hätten 5,7 Prozent aller sonnenähnlichen Sterne einen Felsplaneten in ihrer Umlaufbahn, auf dem vergleichbare Bedingungen wie auf der Erde herrschen dürften. Wenn die Forscher die habitable Zone auf weit jenseits der Marsumlaufbahn im Sonnensystem ausweiten, könnten sogar 22 Prozent der sonnenähnlichen Sterne kleine Felsplaneten mit Wasser aufweisen, schreiben die Autoren. Weil Kepler nach knapp vier Jahren seinen Betrieb einstellen musste, werde man genauere Abschätzungen zur Häufigkeit von Erdanaloga vorerst nicht durchführen können. Dabei war das eigentlich eines der Hauptziele der Mission.

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