Forscher entdecken eine Supererde. Sie mag unseren Planeten als Heimat für die Ewigkeit übertreffen – doch es bleiben entscheidende Fragen

Exoplaneten, wenig fasziniert Astronomen mehr als die im Vergleich zu den Sternen winzigen Trabanten - und dieser Spezielle hebt sich nochmal aus der Masse ab. (Bildquelle: Adobe Firefly, generative KI)

Wer Nachts gen Himmel blickt, schaut vielleicht rein zufällig zur zukünftigen Heimstatt der Menschen - und sieht Tausende Starlink-Satelliten. Jeder Lichtpunkt, eine potenzielle Heimat von Planeten. Eine dieser fernen Sonnen nennen wir GJ 251 - und ihr könnt sie sogar mit bloßem Auge sehen.

Er ist für uns heute nur ein rötlicher Fleck im Sternbild Zwilling (östlicher Nachthimmel im Winter, links von Orion), aber hier haben Forscher einen Kandidaten für eine zweite Erde gefunden.

Allerdings stellen sich uns zwei Fragen, die wir in den kommenden Jahren aber wahrscheinlich werden beantworten können, ehe wir wissen, ob sich ein Abstecher lohnen würde.

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Die Heimat des Kandidaten, das System GJ 251

GJ 251 ist ein M3-Zwergstern (roter Zwerg) mit etwa 1⁄3 der Sonnenmasse in rund 18 Lichtjahren Entfernung. Mit ihm beschäftigten sich Forscher und das aufsehenerregende Ergebnis veröffentlichten sie nun im The Astronomical Journal.

Beim Durchforsten des Wusts an Informationen aus insgesamt 20 Jahren Beobachtung entdeckten sie etwas: Vereint entpuppte sich der augenscheinliche Datensalat nämlich als Hort einer Überraschung, denn in ihm verbarg sich der Abdruck eines bis dahin unbekannten Planeten: GJ 251c. Neue Observationen bestätigten schließlich den Verdacht.

Seinen rund 1,8-mal schweren Partner GJ 251b kennen wir schon seit 2020, doch er befindet sich zu nah am Zwergstern, als wirklich für Leben infrage zu kommen.

Anders sieht es mit GJ 251c aus: Bei ihm handelt es sich wahrscheinlich um eine sogenannte Supererde – ein Gesteinsplanet von mehrfacher Erdmasse, der aus physikalischer Sicht Leben beheimaten könnte. In seinem Fall bringt er ungefähr das Vierfache auf die galaktische Waage und bewegt sich in der habitablen Zone des Systems.

Die habitable, umgangssprachlich auch Goldilocks Zone genannt, wird von der Forschung als der Bereich eines Sonnensystems definiert, in dem auf Planetenoberflächen mit Atmosphäre theoretisch dauerhaft flüssiges Wasser existieren könnte.

Forscher jubilieren, wenn wir sowas finden: Planeten, die weit genug entfernt vom Stern ihre Bahnen ziehen, um dem Hitzetod zu entgehen, aber immer noch nah genug dran, um nicht als ewige Eiskugel zu enden.

Für Nerds: Es gibt dank geothermaler Energie von Planetenkernen oder gravimetrischen Effekten zwar durchaus Möglichkeiten, weiter entfernt lebensfreundliche Bedingungen vorzufinden, aber uns geht es in diesem Fall um die Standard-Kandidaten.

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Frage 1: Ist der Planet wirklich felsig und wie schnell dreht er sich?

Zuerst gehört final festgestellt, ob wir hier wirklich einen Gesteinsplaneten gefunden haben. Sollte das verneint werden, sinkt seine Bedeutsamkeit für die Forschung drastisch. Denn Gasriesen in fernen Systemen, selbst so kleine, kennen wir zur Genüge.

Der nächste Schritt wäre dann zu schauen, wie oft sich GJ 251c um seine Hochachse dreht. Damit meinen wir: Wie oft geht der Stern pro Umrundung des Sternes (53,6 Erdtage) auf einem feststehenden Punkt auf und unter?

Die wahrscheinliche Antwort lautet: 0. Der Grund liegt darin, dass der Planet immer eine Seite der Sonne zu- und die andere abwenden könnte. Das nennt sich: »tidally locked« oder auf Deutsch Gezeiten-verriegelt. Der Grund: Aufgrund der Nähe von nur 0,14 AE hat der deutlich massivere Stern die Umdrehung seines Trabanten gestoppt und endgültig blockiert. Gleiches ist unserem Mond passiert. Solange keine Kraft von außen eingreift, wird das so bis in alle Ewigkeit bleiben.

Wäre solch eine Verriegelung durch Gravitation denn schlimm? Jaein. Es wäre ungünstig, aber sollten wir die nächste Frage mit »Ja« beantworten können, wäre es potenziell aushaltbar. Wir müssten allerdings von einem extremen Klima (Hell- versus Dunkel-Seite) mit starken Winden dazwischen ausgehen.

Frage 2: Hat der Planet eine Atmosphäre mit flüssigem Wasser?

Entscheidend dafür, ob er Leben wie unsriges beherbergen kann, ist eine ausreichend dichte Atmosphäre aus Gasen wie Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Wenn das einträte, bestünde eine hohe Wahrscheinlichkeit, auch flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu finden.

GJ 251c hätte derweil Glück im Unglück – und so auch seine Atmosphäre, wenn es sie gibt. Denn rote Zwergsterne wie der im Zentrum seiner Heimat haben drei zentrale Eigenschaften, die über Leben oder Tod in ihrer Nähe entscheiden, zwei davon förderlich und eine mitunter sehr hinderlich.

• lange Lebensdauer. Rote Zwerge werden mitunter Billionen von Jahren alt. Damit übertreffen sie die Sonne um ein Vielfaches – GJ 251 immerhin rund um das Zehnfache (ca. 50 Milliarden versus 11). Größere Sterne lassen Leben eventuell kaum genug Zeit, um zu entstehen. Sie existieren nur teils nur wenige Millionen Jahre.
  • Der Grund für die rot-winzige Langlebigkeit: ihre geringe Größe (sanfterer Druck im Inneren) lässt sie ihren Wasserstoff verhältnismäßig langsam verschmelzen, dafür sind sie kälter, das führt zu…
• einer stabileren, habitablen Zone mit moderatem Lichteinfall.
• ABER rote Zwerge neigen zu extremen Sonnenstürmen, die die der Sonne wie laue Lüftchen verblassen lassen. Doch GJ 251 weist aufgrund seines Alters von 5 Milliarden Jahren eine markante Ruhe auf. Er zeigt deutlich weniger Aktivität als jüngere Zwergsterne oder solche, die deutlich schneller als er mit seiner einen Umdrehung alle 100 Tage rotieren. Die Planeten um ihn herum sind recht sicher – und damit ihre potenziellen Atmosphären, selbst wenn sie über keine Magnetfelder verfügen.

Achtung, Gedankenexperiment: GJ 251c erhält in seinem Heimatsystem circa 35 Prozent der irdischen Sonneneinstrahlung. Rechnen wir das auf unser Sonnensystem um, kommen wir bei etwa 1,7 AE heraus. Damit läge der Planet nach seiner Teleportation zu uns in etwa knapp hinter der Marsbahn. Würde der hypothetische wasserreiche Extra-Planet dort über eine Atmosphäre verfügen, fänden wir wohl flüssiges Wasser in seinen Senken.

Bonusfrage: Verfügt GJ 251c über ein Magnetfeld?

Ein planeteneigenes Magnetfeld wäre ein Bonus für langfristige Stabilität, ist aber keine zwingende Voraussetzung für Leben oder menschliche Besiedlung. Hier kommt unserer Vielleicht-Erde der ruhige Geselle im Zentrum des Systems zugute.

Eine Theorie beschreibt derweil anhand einer vermuteten Urform der Erde, nach welcher Farbe wir verstärkt Ausschau halten sollten: Lila. Mittels eines Lasers möchten Wissenschaftler währenddessen nur zu gerne den Eismond Europa anbohren, in der Hoffnung auf eine fast sofortige Antwort, ob sich im erwarteten Ozean darunter Leben tummelt.

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Allerdings trennen uns und GJ 251c eine quasi unüberwindbare Distanz: Die oben genannten 18 Lichtjahre summieren sich auf Einhundertsiebzig Billionen dreihundert Milliarden Kilometer auf – eine Zahl, für die uns als Menschen jegliche Vergleichsgröße fehlt.

Um die eventuelle zweite Erde zu erreichen, bräuchten wir selbst mit heute aus dem Reich der Science-Fiction entspringenden Vehikel, wie das Generationen-Schiff, das wir euch hier vorgestellt haben, 1.800 Jahre.

Bis auf Weiteres müssen wir uns also auf immer moderne Teleskope auf Erden, in ihrem Orbit, auf dem Mond oder im äußeren Sonnensystem verlassen. Eine Anlage, die die von Albert Einstein beschriebenen Prinzipien der Raumkrümmung nutzt (Einstein-Linse) könnte eventuell sogar eines Tages die Oberfläche von Supererden wie GJ 251c fotografieren.

Im Kern wird es bei allen zukünftigen Teleskopen weiter darum gehen dreierlei zu verbessern:

• Auflösung
• Empfindlichkeit
• Kontrast

Letzteres hilft dabei das Sternenlicht zu unterdrücken, um Planeten wie GJ 251c neben ihrem Fixpunkt im All sichtbar zu machen. Wir müssen also zukünftige Werkzeuge dazu befähigen, uns nur noch das von Exoplaneten reflektierte Licht oder eigens ausgesandte Licht anzuzeigen. Denn die Sterne sehen wir ja mitunter sogar mit bloßen Augen.

Entdeckungen und Entwicklungen wie diese zeigen aber auch eines: Angesichts der rasanten Fortschritte allein innerhalb des jüngsten Jahrzehnts gibt es berechtigte Gründe zur Hoffnung auf eine Vielzahl weiterer Sensationen: Wir mögen als Menschheit zwar unbestreitbare Schwächen haben, die uns auch sogar als Spezies gefährden, aber über drei Dinge verfügen wir im ebenfalls im Überfluss: Neugier, Einfallsreichtum und Hartnäckigkeit – alles Qualitäten, die die Wissenschaft vorantreiben.