16 Super-Erden – und ein Planet mit zwei Sonnen

Es ist ein beliebtes Motiv in Science-Fiction-Filmen: Zwei Sonnen am Himmel eines exotischen Planeten. Ein internationales Forscherteam hat nun erstmals einen direkten Beweis für die Existenz eines Planeten gefunden, der um beide Sterne eines engen Doppelstern-Systems kreist. Der Planet zieht von der Erde aus gesehen abwechselnd vor den beiden Sternen vorüber und verursacht so verräterische Helligkeitsschwankungen des Doppelsterns Kepler-16.

Kepler-16 gehört zu den 155.000 Sternen, deren Helligkeit vollautomatisch vom amerikanischen Weltraumteleskop Kepler überwacht wird. Kepler ist auf der Jagd nach Planeten: Liegt die Umlaufbahn eines Planeten gerade so, dass er von der Erde aus gesehen regelmäßig vor dem Stern vorüberzieht, so verursachen diese Transits kleine, periodisch auftretende Helligkeitsabschwächungen des Sterns und verraten so die Existenz eines Begleiters.

Laurance Doyle vom Seti Institute in Kalifornien und seine Kollegen stießen in den Kepler-Daten zunächst darauf, dass Kepler-16 ein Doppelstern ist. Die beiden Sterne bedecken sich auf ihren Bahnen gegenseitig und verursachen so Änderungen der Gesamthelligkeit des Systems um 13 bzw. 1,6 Prozent. Sie haben eine Masse von 69 bzw. 20 Prozent der Sonnenmasse und umkreisen sich mit einer Periode von 41 Tagen.

Doyle und sein Team stießen in den Daten auf weitere, leicht unregelmäßige Abschwächungen der Helligkeit um 1,7 und 0,1 Prozent. Die einzig plausible Erklärung für diese zusätzlichen Schwankungen ist ein etwa saturngroßer Planet, der den Doppelstern mit einer Umlaufzeit von 229 Tagen auf einer nahezu kreisförmigen Bahn umläuft. Die leichte Unregelmäßigkeit der Planeten-Transits erklärt sich dadurch, dass die beiden Sterne selbst in Bewegung sind und daher nicht immer am gleichen Ort stehen, wenn der Planet vor ihnen vorüber zieht.

Ist eine solche Umlaufbahn um einen Doppelstern stabil? Doyle und seine Kollegen sind dieser Frage mit Computermodellen nachgegangen. Die Simulationen zeigen, dass es zumindest im Verlauf von zwei Millionen Jahren nur zu unwesentlichen Bahnänderungen kommt, die die Stabilität nicht gefährden. Die Veränderungen führen jedoch zu einer Änderung des Neigungswinkels der Planetenbahn, sodass die Transits des Planeten von der Erde aus nur etwa 40 Prozent der Zeit hinweg sichtbar sind. Die Forscher haben also Glück, Kepler-16 gerade in einer günstigen Epoche zu erwischen. Die Vorübergänge des Planeten vor dem helleren der beiden Sterne sind von 2018 bis 2042 nicht beobachtbar. Die Transits vor Stern B sind dem Modell zufolge schon jetzt nur streifend und enden bereits 2014. Erst in 35 Jahren zieht der Planet dann wieder vor beiden Sternen des Systems vorüber.

Unterdessen ist die Anzahl der bekannten Exoplaneten durch 50 Neuentdeckungen auf 677 angewachsen: Der hochempfindliche Spektrograph Harps am 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte Eso hat zu dieser Flut neuer Exoplaneten geführt. Harps kann noch Radialgeschwindigkeiten von Sternen nachweisen, die kleiner als vier Kilometer pro Stunde sind und so die periodische Bewegung von Sternen durch die Anziehungskraft von Planeten nachweisen. Unter den neuen Exoplaneten sind auch 16 Super-Erden, felsige Planeten mit der mehrfachen Masse der Erde. Einer davon, HD 85512 b, besitzt etwa die 3,6-fache Erdmasse und umkreist seinen Stern am Rand der lebensfreundlichen Zone.

Von den von Michel Mayor von der Sternwarte Genf und seinen Kollegen mit Harps beobachteten Sternen ähneln 376 unserer Sonne. Die Wissenschaftler konnten damit genauer als zuvor abschätzen, wie häufig um sonnenähnliche Sterne felsige Planeten kreisen – im Gegensatz zu Gasriesen wie Jupiter. Rund 40 Prozent solcher Sterne, so das Ergebnis, haben mindesten einen Planeten, der eine kleinere Masse als Saturn besitzt. Die Daten des Harps-Teams zeigen außerdem, dass die meisten der kleineren Planeten ihre Bahnen in Systemen mit mehr als einem Trabanten ziehen.

Rainer Kayser

OD