Den bewohnbaren Planeten auf der Spur

Bei der Suche nach Planeten, auf denen Leben existieren k?nnte, ist einem internationalen Forscherteam mit ETH-Beteiligung ein entscheidender Schritt gelungen. Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler k¨¹rzlich in der Fachzeitschrift externe Seite ?Nature Communications? berichtet haben, fanden sie beim Sternensystem Alpha Centauri, das nur gerade 4,4 Lichtjahre von uns entfernt ist, Hinweise auf einen Neptun-grossen Planten, der sich in einem Gebiet befindet, in dem die Voraussetzungen f¨¹r Leben erf¨¹llt sein k?nnten. Dabei gelang es den Forschenden, Messdaten mit einer bisher unerreichten Empfindlichkeit zu erheben und damit auch sehr schwache Signale zu registrieren.

Die Erde als St?rfaktor

Mit dem neuen Verfahren r¨¹ckt ein Hauptziel der Exoplaneten-Forschung n?her: Das Aufsp¨¹ren von erd?hnlichen Planeten, auf denen Leben existieren k?nnte. Wenn es gelingt, Planeten direkt abzubilden, erh?lt man Informationen ¨¹ber die Zusammensetzung ihrer Atmosph?re und findet m?glicherweise sogar Anzeichen von Leben. Allerdings hat man mit direkten Messungen bisher haupts?chlich Exoplaneten gefunden, die deutlich heller sind als erd?hnliche Planeten. Sie sind gr?sser als Jupiter und kreisen auf weiten Umlaufbahnen um sehr junge Sterne. Diese Planeten befinden sich also ausserhalb des bewohnbaren Gebietes, in dem es fl¨¹ssiges Wasser geben kann.

Dass die Suche nach erd?hnlichen Planeten bisher erfolglos blieb, liegt zum Teil daran, dass man im nahen Infrarotbereich nach ihnen gesucht hat. Erd?hnliche Planten, auf denen es Wasser geben k?nnte, leuchten jedoch im mittleren Infrarotbereich am st?rksten. Doch just dort sind Messungen mit normalen Teleskopen schwierig, weil die Erde und ihre Atmosph?re eben auch in diesem Wellenbereich am st?rksten leuchten. Die schwachen Lichtsignale der Exoplaneten werden in diesem Bereich also von einem besonders starken Hintergrundsignal ¨¹bert?nt.

100 Stunden Messzeit

In der neuen Studie gelang es den Forschenden nun, diese Schwierigkeit zu ¨¹berwinden und Messungen im mittleren Infrarotbereich durchzuf¨¹hren. Sie haben dazu mit dem Very Large Telescope der Europ?ischen S¨¹dsternwarte in Chile das Umfeld der beiden Sterne Alpha Centauri A und B im Laufe eines Monats w?hrend insgesamt fast 100 Stunden ins Visier genommen. ?Dass wir das Teleskop f¨¹r eine derart lange Messzeit auf den gleichen Stern richten konnten, ist sehr aussergew?hnlich?, erkl?rt Anna Boehle, Postdoktorandin in der Gruppe von ETH-Professor Sascha Quanz. Als Zweitautorin der Studie war sie an der Auswertung der Daten massgeblich beteiligt. ?Wir haben insgesamt mehr als 5 Millionen Bilder ausgewertet?, h?lt die Forscherin fest.

Um die schwachen Signale von potenziellen Planeten erkennen zu k?nnen, haben die Forschenden nicht nur eine grosse Datenmenge verarbeitet, sondern auch zwei raffinierte Messtechniken eingesetzt: Zum einen haben sie einen neuen adaptiven Sekund?rteleskopspiegel verwendet, der die Verzerrung des Lichts durch die Erdatmosph?re korrigiert; zum anderen blockierten sie mit einem sogenannten Koronografen in sehr kurzen Abst?nden abwechselnd das Licht des einen Sterns. Damit konnten sie das Signalrauschen weiter reduzieren und gleichzeitig das Umfeld beider Sterne untersuchen.

Anzeichen eines Planeten

?Unsere Ergebnisse zeigen nun, dass wir mit diesem Vorgehen prinzipiell in der Lage sind, kleinere Gesteinsplaneten zu entdecken, auf denen es Leben geben k?nnte?, erkl?rt Boehle. ?Das ist eine markante Verbesserung zu den bisherigen Beobachtungsmethoden.? Tats?chlich haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ihren Daten ein Lichtsignal entdeckt, das von einem Neptun-grossen Planeten stammen k?nnte. ?Ob dieses Signal tats?chlich von einem Planeten stammt, m¨¹ssen wir nun mit weiteren Studien verifizieren?, sagt die Astrophysikerin. ?Dazu m?chten wir die Infrarotmessungen mit anderen Messmethoden kombinieren.?