Wir haben derzeit 867 verschiedene Exoplaneten gefunden, müssen aber noch definitiv feststellen, ob einer dieser Häfen das Leben beherbergt. Während Sauerstoff im Universum relativ häufig vorkommt, könnte das Auffinden von Sauerstoff in der Atmosphäre eines fernen Planeten auf seine Bewohnbarkeit hinweisen, da seine Anwesenheit - in großen Mengen - die wahrscheinliche Anwesenheit von Leben signalisieren würde.
Aber wo soll man zuerst suchen? Eine neue Studie ergab, dass wir Sauerstoff in der Atmosphäre eines bewohnbaren Planeten, der einen weißen Zwerg umkreist - einen Stern, der gerade stirbt -, viel einfacher nachweisen können als für einen erdähnlichen Planeten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist.
"Auf der Suche nach außerirdischen biologischen Signaturen sollten die ersten Sterne, die wir untersuchen, weiße Zwerge sein", sagte Avi Loeb, Theoretiker am Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik (CfA) und Direktor des Instituts für Theorie und Berechnung.
Loeb und sein Kollege Dan Maoz von der Universität Tel Aviv schätzen, dass eine Untersuchung der 500 nächsten weißen Zwerge eine oder mehrere bewohnbare Erden erkennen könnte.
Ein weißer Zwerg ist das, was Sterne wie die Sonne werden, nachdem sie ihren Kernbrennstoff erschöpft haben. Es bläst seine äußeren Schichten ab und hinterlässt einen heißen Kern, der ungefähr so groß wie die Erde sein kann. Es kühlt langsam ab und verblasst mit der Zeit, aber es kann die Wärme lange genug speichern, um eine nahe gelegene Welt für Milliarden von Jahren zu erwärmen.
Derzeit haben die meisten Planeten, die wir gefunden haben, eine Umlaufbahn in der Nähe ihres Muttersterns gefunden, da Astronomen mithilfe der Astrometrie Planeten aufgrund des Gravitationseinflusses des Planeten auf den Stern finden, wodurch dieser ganz leicht wackelt. Massive Planeten in der Nähe des Sterns haben den größten Effekt und sind daher am einfachsten zu erkennen.
Mithilfe der Photometrie sehen Astronomen einen Abfall der Lichtmenge, die ein Stern abgibt, wenn ein Planet vor dem Stern vorbeizieht. Da ein weißer Zwerg ungefähr so groß wie die Erde ist, würde ein erdgroßer Planet einen großen Teil seines Lichts blockieren und ein offensichtliches Signal erzeugen. Die Photometrie oder die Transitmethode hat sich als der beste Weg erwiesen, Exoplaneten zu finden.
Ein weißer Zwerg ist viel kleiner und schwächer als die Sonne, und ein Planet müsste viel näher dran sein, um mit flüssigem Wasser auf seiner Oberfläche bewohnbar zu sein, damit Planeten um einen weißen Zwergstern leichter zu erkennen sind. Ein bewohnbarer Planet würde den Weißen Zwerg einmal alle 10 Stunden in einer Entfernung von ungefähr einer Million Meilen umkreisen.
Noch wichtiger ist, dass wir nur die Atmosphären von Transitplaneten untersuchen können. Wenn das Licht des Weißen Zwergs durch den Luftring scheint, der die silhouettierte Scheibe des Planeten umgibt, absorbiert die Atmosphäre etwas Sternenlicht. Dies hinterlässt chemische Fingerabdrücke, die zeigen, ob diese Luft Wasserdampf oder sogar Lebenssignaturen wie Sauerstoff enthält.
Aber es gibt eine Einschränkung: Bevor ein Stern zu einem weißen Zwerg wird, schwillt er zu einem roten Riesen an und verschlingt und zerstört alle Planeten in der Nähe. Daher müsste ein Planet in der bewohnbaren Zone ankommen, nachdem sich der Stern zu einem weißen Zwerg entwickelt hat. Entweder würde es von einer weiter entfernten Umlaufbahn zum Stern wandern oder ein neuer Planet sein, der aus Staub- und Gasresten gebildet wird.
Wir haben jedoch noch keinen Exoplaneten um einen weißen Zwerg gefunden, obwohl Loeb und Moaz sagen, dass die Fülle schwerer Elemente auf der Oberfläche weißer Zwerge darauf hindeutet, dass ein erheblicher Teil von ihnen felsige Planeten hat.
Wir brauchen ein besseres Auge am Himmel, um Planeten um weiße Zwerge zu finden, sagen Loeb und Maoz, und das James Webb-Weltraumteleskop (JWST), dessen Start bis Ende dieses Jahrzehnts geplant ist, verspricht, die Gase dieser außerirdischen Welten auszuspähen .
Loeb und Maoz erstellten ein synthetisches Spektrum, das nachbildete, was JWST sehen würde, wenn es einen bewohnbaren Planeten untersuchen würde, der einen weißen Zwerg umkreist. Sie fanden heraus, dass sowohl Sauerstoff als auch Wasserdampf mit nur wenigen Stunden Gesamtbeobachtungszeit nachweisbar wären.
"JWST bietet die beste Hoffnung, in naher Zukunft einen bewohnten Planeten zu finden", sagte Maoz.
Jüngste Untersuchungen der CfA-Astronomen Courtney Dressing und David Charbonneau haben gezeigt, dass der nächste bewohnbare Planet wahrscheinlich einen roten Zwergstern (einen kühlen Stern mit geringer Masse, der sich einer Kernfusion unterzieht) umkreist. Da ein roter Zwerg zwar kleiner und schwächer als die Sonne ist, aber viel größer und heller als ein weißer Zwerg, würde seine Blendung das schwache Signal der Atmosphäre eines umlaufenden Planeten überwältigen. JWST müsste Hunderte von Stunden Transits beobachten, um die Zusammensetzung der Atmosphäre analysieren zu können.
"Obwohl der nächste bewohnbare Planet einen roten Zwergstern umkreisen könnte, könnte der nächste, von dem wir leicht nachweisen können, dass er lebenswichtig ist, einen weißen Zwerg umkreisen", sagte Loeb.
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Quelle: CfA
