Die Exoplanetenentdeckungen kamen diese Woche schnell und wütend, als Astronomen am vergangenen Montag auf der laufenden American Astronomical Society’s 224th Meeting in Boston, Massachusetts, eine neue Reihe merkwürdiger Welten ankündigten.
Jetzt kreide zwei weitere Welten für einen berühmten roten Zwergstern in unserem eigenen galaktischen Hals des Waldes. Ein internationales Team von Astronomen, darunter fünf Forscher der Carnegie Institution, gab diese Woche die Entdeckung von zwei Exoplaneten bekannt, die Kapteyns Stern umkreisen, der etwa 13 Lichtjahre entfernt ist. Die Entdeckung wurde unter Verwendung von Daten des HIRES-Spektrometers am Keck-Observatorium in Hawaii sowie des Planet Finding-Spektrometers am Magellan / Las Campanas-Observatorium und der La Silla-Anlage der Europäischen Südsternwarte in Chile gemacht.
Die Astronomen der Carnegie Institution, die an der Entdeckung beteiligt waren, waren Pamela Arriagada, Ian Thompson, Jeff Crane, Steve Shectman und Paul Butler. Die Planeten wurden mit Radialgeschwindigkeitsmessungen erkannt, einer Planetenjagdtechnik, die nach winzigen periodischen Änderungen in der Bewegung eines Sterns sucht, die durch das Gravitationszerren eines unsichtbaren Begleiters verursacht werden.
„Dass wir so präzise Messungen solch subtiler Effekte durchführen können, ist ein wahres technologisches Wunderwerk“, sagte Jeff Crane von den Carnegie Observatories.
Kapteyns Stern (ausgesprochen Kapt-I-ne’s Star) wurde 1898 vom niederländischen Astronomen Jacobus Kapteyn während einer fotografischen Untersuchung des Himmels der südlichen Hemisphäre entdeckt. Zu dieser Zeit hatte es mit über 8 „Bogensekunden pro Jahr die höchste Eigenbewegung aller bekannten Sterne — Kapteyns Stern bewegt sich alle 225 Jahre um den Durchmesser eines Vollmonds über den Himmel — und hielt diese Auszeichnung bis zur Entdeckung von Barnards Stern im Jahr 1916. Kapteyns Stern, der etwa ein Drittel der Masse unserer Sonne beträgt, ist ein roter Zwerg vom Typ M und der unserem Sonnensystem am nächsten gelegene Halo-Stern. Es wird angenommen, dass solche Sterne Überreste einer alten elliptischen Galaxie sind, die zu Beginn ihrer Geschichte von unserer eigenen Milchstraße geschreddert und anschließend absorbiert wurde. Seine hohe Relativgeschwindigkeit und seine retrograde Umlaufbahn identifizieren Kapteyns Stern als Mitglied einer sich bewegenden Restgruppe von Sternen, deren Kern möglicherweise der glorreiche Omega Centauri-Sternhaufen war.
Auch die Welten von Kapteyns Stern erweisen sich als eigenartig.
„Wir waren überrascht, Planeten zu finden, die Kapteyns Stern umkreisen“, sagte Hauptautor Dr. Guillem Anglada-Escude, ein ehemaliger Carnegie Post-Doc jetzt mit der Queen Mary University in London. „Frühere Daten zeigten eine unregelmäßige Bewegung, daher suchten wir nach Planeten mit sehr kurzer Zeit, als die neuen Signale laut und deutlich auftauchten.“
Es ist merkwürdig, dass nahegelegene Sterne wie Kapteyn’s, Teegarden’s und Barnard’s Star, obwohl der Ort vieler früher kontroverser Behauptungen von Exoplaneten vor den 1990er Jahren, sich nie den Reihen der bekannten Welten angeschlossen haben, die derzeit bei 1.794 liegen und bis zu den Entdeckungen von Kapteyn B und C zählen. Und wenn der Name vertraut klingt, dann deshalb, weil er unsere aktuelle Liste der roten Zwergsterne für Hinterhofteleskope erstellt hat. Leuchtend bei Magnitude +8.9, Kapteyns Stern ist von 40 Grad nördlicher Breite nach Süden sichtbar.
Kapteyn B und C stehen beide im Verdacht, felsige Supererden zu sein, mit einer Mindestmasse von 4,5 bzw. 7 mal der der Erde. Kapteyn B umkreist seine Sonne einmal alle 48,6 Tage bei 0,168 A.U.s entfernt (etwa 40% der Entfernung von Merkur von unserer Sonne) und Kapteyn C umkreist einmal alle 122 Tage bei 0,3 A.U.s entfernt.
Das ist wirklich faszinierend, da Kapteyn B in der bewohnbaren Zone seines Muttersterns liegt. Obwohl kühler als unsere Sonne, sitzt die bewohnbare Zone eines roten Zwergs viel näher als das, was wir in unserem eigenen Sonnensystem genießen. Und obwohl solche Welten möglicherweise mit weltsterilisierenden Fackeln zu kämpfen haben, deuten neuere Studien darauf hin, dass atmosphärische Konvektion in Verbindung mit Gezeitenblockierung die Existenz von flüssigem Wasser auf solchen Welten innerhalb der „Schneegrenze“ ermöglichen kann.
Hinzu kommt, dass Kapteyns Stern schätzungsweise 11,5 Milliarden Jahre alt ist, verglichen mit dem Alter des Universums von 13,7 Milliarden Jahren und unserer eigenen Sonne von 4,6 Milliarden Jahren. Geizige rote Zwerge messen ihre zukünftige Lebensspanne in Billionen von Jahren, weit älter als das gegenwärtige Zeitalter des Universums.
“ Ein stabiles Planetensystem mit einem potenziell bewohnbaren Planeten zu finden, der einen der nächsten Sterne am Himmel umkreist, ist überwältigend „, sagte die Zweitautorin und Carnegie-Postdoktorandin Pamela Arriagada. „Dies ist ein weiterer Beweis dafür, dass fast alle Sterne Planeten haben und dass potenziell bewohnbare Planeten in unserer Galaxie so häufig sind wie Sandkörner am Strand.“
Natürlich ergeben Radialgeschwindigkeitsmessungen nur geringere Massenbeschränkungen, da wir die Neigung der Umlaufbahnen der Planeten in Bezug auf unsere Sichtlinie nicht kennen. Dennoch könnte diese aufregende Entdeckung möglicherweise als die älteste bewohnbare Supererde gelten, die bisher entdeckt wurde, und wäre ein großartiges Nachfolgeziel für die direkten Bildgebungsbemühungen oder das TESS-Weltraumteleskop, das 2017 starten soll.
„Man fragt sich, welche Art von Leben sich auf diesen Planeten über einen so langen Zeitraum entwickelt haben könnte“, fügte Dr. Anglada-Escude hinzu. Und sicherlich hatten die Welten von Kapteyns Stern eine viel längere Zeitspanne, bis sich die Evolution durchgesetzt hat als die Erde … eine aufregende Aussicht, in der Tat!
– Lesen Sie das kurze Science-Fiction-Stück des Autors Alastair Reynolds, Sad Kapteyn, das die Ankündigung dieser Woche begleitet.
