Warum hat es so lange gedauert, Proxima b zu finden?

Zusammengesetztes Bild, das ein Diagramm der Sterne Proxima Centauri, Alpha Centauri A und Alpha Centauri B mit der Milchstraße und dem 3,6-Meter-Teleskop der ESO am La-Silla-Observatorium in Chile zeigt. (Bildnachweis: ESO / Pale Red Dot)

In den letzten zwei Jahrzehnten haben Astronomen mehr als 3.200 Exoplaneten oder Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Sie haben Gasriesen gefunden; felsige, erdähnliche Planeten; und 'Tatooine'-ähnliche Planeten mit zwei Sonnen. Sie haben außerirdische Welten entdeckt, die bis zu 13.000 Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Aber bis jetzt hatten Wissenschaftler einen erdgroßen, möglicherweise sogar bewohnbaren Planeten übersehen, der, zumindest kosmisch gesprochen, direkt vor unserer Nase lag.

Astronomen gaben heute (24. August) bekannt, dass sie eine Außerirdischer Planet umkreist Proxima Centauri , ein Roter Zwerg, der etwas mehr als 4 Lichtjahre entfernt ist und der der Sonne am nächsten ist. Warum haben Wissenschaftler also so lange gebraucht, um uns unserem Nachbarn vorzustellen?

Es liegt nicht daran, dass sie es nicht versucht haben. [Proxima b: Entdeckung des nächsten erdähnlichen Planeten in Bildern]

„Genau danach habe ich gesucht“, sagt Michael Endl, Astronom am McDonald-Observatorium der University of Texas in Austin.

Endl, der Teil des Entdeckungsteams war, leitete zuvor in den frühen 2000er Jahren eine siebenjährige Kampagne, um in der sogenannten habitablen Zone um Proxima Centauri mit der Very Large des European Southern Observatory (ESO) nach Planeten mit ähnlichen Massen wie der Erde zu suchen Teleskop in Chile. Damals fand er nichts.

'Wir hätten alles von zwei bis drei Erdmassen in der bewohnbaren Zone finden können', sagte Endl gegenüber guesswhozoo.com. Der neu entdeckte fremde Planet – mit nur 1,3 Erdmassen – flog direkt unter seinem Radar (oder Teleskop).

Als sonnennächster Stern schien Proxima Centauri ein guter Ort zu sein, nach dem man Ausschau halten sollte Exoplaneten , von denen Wissenschaftler jetzt wissen, dass sie reichlich vorhanden sind. Doch bisher gingen Kampagnen wie die von Endl leer aus.

Der neue Planet, bekannt als Proxima b, war so schwer zu fassen, weil es sich um eine relativ kleine Welt handelt, die einen kleinen Stern umkreist – einen, der zu dunkel ist, um mit bloßem Auge von der Erde aus gesehen zu werden. Um diese fremde Welt zu finden, war eine engagierte, intensive Kampagne erforderlich, um ihr sehr schwaches Signal zu entdecken.

'10 Jahre lang hatten wir die technische Fähigkeit, diesen Planeten zu entdecken', sagte Guillem Anglada-Escudé, ein Astronom an der Queen Mary University of London, der das Entdeckungsteam leitete. 'Hier geht es nicht um Raffinesse oder Technologie.'

Ein kleines Wackeln finden

Planeten können während ihrer Umlaufbahn einen Gravitationszug auf ihren Mutterstern ausüben, der dazu führt, dass der Stern um einen Massenschwerpunkt wackelt. Astronomen können dieses Wackeln aufgrund eines Phänomens messen, das als Doppler-Effekt bekannt ist und die Änderung der Frequenz einer Welle beschreibt, wenn sich ihre Quelle auf einen Beobachter zu oder von ihm weg bewegt.

Radarblitzgeräte der Polizei nutzen diesen Effekt, um zu erkennen, wie schnell sich ein Auto bewegt. Astronomen können etwas Ähnliches tun, indem sie ihre Teleskope darauf ausrichten, das Licht eines Sterns zu messen, erklärte Endl. Wenn sich ein Stern auf uns zubewegt, erscheint sein Licht in Richtung des blauen Endes des Spektrums verschoben, und wenn er sich von uns wegbewegt, erscheint das Licht rotverschoben .

Selbst ein so kleiner Planet wie Proxima b lässt seinen Mutterstern ganz leise wackeln. Aber die winzige Änderung der Geschwindigkeit des Sterns ist nahe der Grenze dessen, was mit heutigen astronomischen Instrumenten nachgewiesen werden kann.

Proxima b umkreist seinen Mutterstern alle 11,2 Erdtage. Während dieses Zyklus wackelt Proxima Centauri entsprechend, bewegt sich mit etwa 5 km/h auf die Erde zu – was ungefähr der Geschwindigkeit entspricht, mit der die meisten Menschen gehen – und entfernt sich dann mit der gleichen Geschwindigkeit von der Erde.

Anglada-Escudé hatte das schwache Signal dieses 11-Tage-Zyklus während einer früheren Kampagne zur Beobachtung von Proxima Centauri im Jahr 2013 bemerkt.

Aber damals waren die Daten nicht schlüssig genug, um zu sagen, dass Proxima Centauri einen Planeten hatte. Diese Art von Daten enthält im Allgemeinen viel anderes Rauschen, sagte Endl. Das Signal könnte zum Beispiel vom Stern selbst kommen, der ziemlich aktiv ist und häufige Flares erfährt. [ Alien World 'Proxima b' um den nächsten Stern könnte erdähnlich sein (Video) ]

'Blassen roter Punkt'

Um diese Möglichkeiten auszuschließen, startete Anglada-Escudéthen eine systematische Suche mit 30 anderen Wissenschaftlern, die als „Pale Red Dot“-Kampagne bezeichnet wird. Der Name spielt auf Carl Sagans berühmtem 'blassblauen Punkt' an, den Ausdruck, mit dem er die winzige blaue Erde beschrieb, wie sie auf einem ikonischen Foto des Sonnensystems erschien, das am 14. Februar 1990 von der NASA-Raumsonde Voyager 1 auf ihrer Wanderung zum interstellaren Raum. Im Gegensatz dazu wäre ein Planet im Schein von Proxima Centauri in rotes Licht getaucht.

Anglada-Escudé und seine Kollegen gingen vom 18. Januar bis 30. März dieses Jahres im La-Silla-Observatorium der ESO in Chile auf die Jagd nach einem Exoplaneten um Proxima Centauri. Das Hauptwerkzeug des Teams war das High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher-Instrument oder HARPS, das normalerweise bei der Erkennung eines Doppler-Signals in einem so schwachen Stern wie einem nutzlos wäre roter Zwerg . Aber die Vermessung funktionierte für Proxima Centauri, weil der Stern so nah an der Erde ist, erklärte Anglada-Escudé.

Aus ihren Beobachtungen haben die Forscher herausgefunden, dass die Masse der fremden Welt ungefähr der der Erde entspricht und dass der Planet in der bewohnbaren Zone liegt, was bedeutet, dass er möglicherweise die richtigen Bedingungen für das Leben hat. Sie haben noch mehr Arbeit zu tun, um zu bestätigen, ob dieser Planet tatsächlich eine Atmosphäre oder Wasser auf seiner Oberfläche hat – Merkmale, die ihn erdähnlicher machen würden.

Es könnte möglich sein, weitere Beobachtungen von Proxima b mit anderen Methoden zur Erkennung von Exoplaneten durchzuführen, beispielsweise um zu sehen, ob es aus der Perspektive der Erde vor seinem Mutterstern 'transitiert'.

'Jetzt, da wir den Planeten kennen, können wir vorhersagen, wann er sich am wahrscheinlichsten vor seinem Stern befindet', sagte Anglada-Escudé. 'Wenn das passiert, wäre das riesig.'

Diese Technik war zuvor bei Proxima Centauri erfolglos versucht worden. Tatsächlich sagten Mitglieder des Entdeckungsteams, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Proxima b durchgeht, nur 1,5 Prozent beträgt. Wenn es sich jedoch um einen Transitplaneten handelt, sollten Wissenschaftler in der Lage sein, das Spektrum des Sternenlichts beim Filtern durch die Atmosphäre von Proxima b zu messen, das entscheidende Hinweise auf die chemische Zusammensetzung des Planeten enthalten könnte.

'Die Aufregung kommt daher, dass wir eine potenziell bewohnbare Welt haben', sagte Endl. 'Und die Nähe des Sterns wird es uns ermöglichen, viel detailliertere Folgebeobachtungen dieses Planeten durchzuführen.'

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