CARMENES trägt zum Nachweis von Exoplanet in bewohnbarer Zone bei

Bei der Analyse von Signalen des Planetenkandidaten GJ 357 b, der mit dem Satelliten TESS gefunden wurde, entdeckt ein internationales Forscherteam zwei weitere Planeten in ihren Archivdaten. Einer der drei neu gefundenen Planeten umläuft seinen Stern dabei in einem Abstand, bei dem flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche existieren könnte. Die Forschungsergebnisse wurden in „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Die Forschungsgruppe um Rafael Luque vom "Institute of Astrophysics of the Canary Islands (IAC)" wollte zunächst mit Radialgeschwindigkeitsmessungen die periodischen Geschwindigkeitsänderungen des Sterns GJ 357 nachweisen, die durch die gravitative Wechselwirkung mit dem Planeten GJ 357 b verursacht werden. GJ 357 ist ein Zwergstern, der ungefähr ein Drittel der Masse der Sonne besitzt. Er befindet sich in 31 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Hydra. Hinweise auf den Planeten hatten die Forscher durch eine periodische Verdunklung, die vom <link https: de.wikipedia.org wiki transiting_exoplanet_survey_satellite external-link-new-window internal link in current>Satelliten TESS gemessen wurde. GJ 357 b ist ein sogenannter Transitplanet, der auf seiner Bahn alle 4 Tage vor dem Stern vorbeizieht, dabei Teile des Sternlichts abblockt und so seine Existenz verrät. Zwar wird auf GJ 357 b wegen seines geringen Abstands zum Stern kein Leben möglich sein, dennoch ist er für die Astronomen besonders interessant. Jonas Kemmer, Doktorand an der Landessternwarte und Co-Autor der Studie, erläutert: "GJ 357 b ist der unserem Sonnensystem dritt nächstliegende Transitplanet und kaum größer als unsere Erde. Das macht ihn zu einem idealen Kandidaten für die Erforschung der Atmosphären von Exoplaneten."

Die Kombination von Daten verschiedener Spektrographen aus den letzten beiden Jahrzehnten ermöglichte es den Astronomen, GJ 357 b auch mit der Radialgeschwindigkeitsmethode nachzuweisen. Dazu gehören auch bisher unveröffentlichte Daten des <link https: carmenes.caha.es external-link-new-window internal link in current>CARMENES Instruments, an dessen Bau und Betrieb die Landessternwarte Königstuhl maßgeblich beteiligt ist.

"Zu unserer Überraschung sahen wir nicht nur das Signal von GJ 357 b in unseren Daten, sondern auch noch zwei weitere Signale, die bisher unentdeckt geblieben waren“, berichtet Kemmer.

Obwohl für diese beiden Signale keine Transits mit TESS nachgewiesen wurden, handelt es sich bei ihnen mit hoher Wahrscheinlichkeit um zwei weitere Planeten. Aus den fehlenden Transitsignalen schließen die Wissenschaftler, dass ihre Bahnen gegenüber der von GJ 357 b leicht geneigt sein müssen. Der mittlere Planet, GJ 357 c, ist mindestens 3-mal so massereich wie die Erde und umkreist den Stern in 9 Tagen. 

Der Umlauf des äußersten Planeten, GJ 357 d, dauert 56 Tage. "Ihn erreicht ungefähr dieselbe Menge an Strahlung wie der Mars von der Sonne erhält", sagt Ko-Autorin Diana Kossakowski vom Max Planck Institut für Astronomie in Heidelberg. Sollte der Planet eine dichte Atmosphäre besitzen, so könnte er genug Wärme binden, sodass flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche möglich wäre. Die tatsächliche Größe und Zusammensetzung des Planeten sind unbekannt. Sollte es sich allerdings bei dem Trabanten um einen Gesteinsplaneten handeln, wäre er etwa ein- bis zweimal so groß wie unsere Erde.