Exoplaneten: Drei Super-Erden im Sternbild Maler entdeckt

Mit Hilfe eines hochempfindlichen Spektrografen stieß ein Forscherteam um Michel Mayor auf ein Sonnensystem um den Stern HD 40307 mit drei möglicherweise erdähnlichen Planeten, die wegen ihrer Massen als Super-Erden bezeichnet werden.

Die Super-Erden umkreisen den 42 Lichtjahre von uns entfernten Stern HD 40307 im südlichen Sternbild Pictor (Maler). Der Stern ist geringfügig masseärmer als unsere Sonne und damit auch etwas weniger leuchtkräftig. Die drei Planeten umrunden ihr Zentralgestirn auf Kreisbahnen in 4,3 Tagen, 9,6 Tagen beziehungsweise 20,4 Tagen. Ihre minimalen Massen betragen in der gleichen Reihenfolge 4,2 Erdmassen, 6,7 Erdmassen und 9,4 Erdmassen. Sie sind damit beträchtlich masseärmer als Uranus, der masseärmste Gasplanet in unserem Sonnensystem mit etwa 15 Erdmassen.

Die Umlaufbahnen der drei Planeten von HD 40307 | Die drei Super-Erden von HD 40307 umrunden ihr Zentralgestirn in Abständen von 7,9, 12,7 und 21,7 Millionen Kilometern. Hier sind die Abstände in Astronomischen Einheiten, also dem mittleren Abstand der Erde zur Sonne, angegeben. Einer Astronomischen Einheit entsprechen 149,5 Millionen Kilometer. Der sonnennächste Planet Merkur in unserem Sonnensystem umrundet unser Zentralgestirn in einem mittleren Abstand von 0,4 AE, also rund 58 Millionen Kilometern.

Daher nimmt das Forscherteam um Michel Mayor – ihm gelang im Jahre 1995 übrigens zusammen mit seinem Kollegen Didier Queloz der Nachweis des ersten Exoplaneten überhaupt – an, dass die Objekte erdähnliche Planeten sein könnten. Dies bedeutet, sie bestehen überwiegend aus silikatischen Gesteinen und einem Eisenkern, ähnlich wie die terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem.

Bei dem Planeten mit 9,4 Erdmassen wäre auch eine Art von abgespecktem Uranus denkbar, das heißt, ein relativ kleiner Kern aus Gestein und Metall wäre von einer mächtigen Gasshülle umgeben. Alle drei Planeten umkreisen ihr Zentralgestirn auf engen Bahnen, so dass die Temperaturen auf ihnen sehr hoch sind und weit über dem Siedepunkt von Wasser liegen. Daher sind diese neu entdeckten Super-Erden für Leben unserer Art sicherlich ungeeignet.

Für seine Entdeckung nutzte das Team am Genfer Observatorium den High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher HARPS, der am 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte ESO auf dem La Silla in Chile montiert ist. Dieses Instrument kann kleinste Geschwindigkeitsänderungen eines Sterns aufspüren, die durch Begleiter hervorgerufen werden. Diese Begleiter, seien es massearme Sterne, Braune Zwerge oder eben Planeten, zerren mit ihrer Schwerkraft an ihrem erheblich massereicheren Zentralgestirn und sorgen so für periodische Veränderungen seiner Radialgeschwindigkeit. Das ist die Geschwindigkeitskomponente des Sterns in der Sichtlinie zu uns.

Das Licht eines Objekts mit einer Radialgeschwindigkeitskomponente unterliegt dem Dopplereffekt, seine Wellenlänge wird größer, also röter bei Objekten, die sich von uns entfernen und kleiner, also blauer, bei Sternen, die sich uns nähern. HARPS nimmt hochpräzise Spektren von Sternen auf und dokumentiert über einen längeren Zeitraum die exakte Lage bestimmter Spektrallinien in ihren Spektren.

Gemäß der Umlaufbewegungen der Begleiter wird der Stern periodisch mal in unsere Richtung gezogen, dann wieder von uns weg. Dadurch ändern sich auch die Lagen der Spektrallinien des Sterns geringfügig. Nur mit extrem hoher Präzision lassen sich aber so geringe Massen im Umlauf um einen Stern nachweisen, wie es dem Forscherteam um Michel Mayor gelang. Die Masse des kleinsten der neuen Exoplaneten beträgt nur ein hunderttausendstel derjenigen des Zentralsterns.

TA