Thursday Feb 03, 2022

Gliese 581c: Super-Earth Exoplanet

Gliese 581c ist ein Super-Earth Planet, der im Jahr 2007 entdeckt wurde. Er befindet sich im System Gliese 581, das mit 20 Lichtjahren Entfernung von der Erde relativ nahe an unserem Planeten liegt (in himmlischer Hinsicht). Während frühere Forschungen darauf hindeuteten, dass Gliese 581c flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche haben könnte, weil er sich in der „bewohnbaren Zone“ seines Sterns befindet, deuten neuere Forschungen darauf hin, dass er eine Venus-ähnliche Umgebung haben könnte.

Entdeckung

Die Existenz von Gliese 581c wurde 2007 in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics bekannt gegeben. Die Arbeit wurde von Stephane Udry, einem Astronomen am Observatorium Genf, geleitet. Gliese 581c war einer von zwei Supererden, die sein Team fand, beide am Rande der bewohnbaren Zone des Sterns.

Gliese 581c wurde mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt, d.h. er wurde durch die Anziehungskräfte seines Muttersterns entdeckt. Das Instrument, mit dem die Entdeckung gemacht wurde, war der HARPS-Spektrograph an einem 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte in Chile. (HARPS ist eines der produktivsten Instrumente zur Planetenjagd, die den Astronomen heute zur Verfügung stehen.)

Die Forscher erklärten damals, Gliese 581c sei „der bekannte Exoplanet, der unserer Erde am ähnlichsten ist“, weil er nur fünfmal so schwer wie unser Planet sei. (Spätere Untersuchungen haben viele Planeten gefunden, die viel näher an der Masse unserer Erde liegen.)

Während Gliese 581c als erdähnlich eingestuft wurde, warnten die Forscher, dass die tatsächlichen Bedingungen auf dem Planeten sehr unterschiedlich zu unseren sein könnten. Die Oberflächentemperatur hängt zum Beispiel von der Zusammensetzung und Dicke der Atmosphäre ab. Die Atmosphäre bestimmt auch, wie viel Licht vom Planeten reflektiert wird, und das Ausmaß des Treibhauseffekts.

Der Mutterstern von Gliese 581c, genannt Gliese 581, ist ein Zwergstern der Klasse M. Er ist kühler als die Sonne, was bedeutet, dass seine bewohnbare Zone näher ist als unser eigenes Sonnensystem. M-Zwerge werden bei der Planetensuche bevorzugt, weil sie lichtschwächer sind, was bedeutet, dass Planeten, die den Stern passieren, leichter zu sehen sind. Außerdem ist die relative Größe zwischen dem Planeten und dem Stern geringer, was ihre Gravitationswirkung deutlicher macht.

Eigenschaften und Bewohnbarkeit

Forscher, die Gliese 581 untersuchten, hatten im Laufe der Jahre unterschiedliche Meinungen darüber, wie viele Planeten es dort gibt; ein Beispiel war die Entdeckung von Gliese 581g im Jahr 2010. Signaturen des Planeten tauchten bei unabhängigen Untersuchungen nicht auf, und heute sind die meisten Astronomen auf diesem Gebiet der Ansicht, dass der Planet nicht existiert.

Da man die Anzahl der Planeten nicht genau kennt, ist es schwierig, den Radius von Gliese 581c zu bestimmen. Der Planet wurde nicht direkt beim Vorbeiziehen an seinem Stern beobachtet, so dass die Astronomen nur aus dem Einfluss von Gliese 581c auf andere Planeten und den Stern etwas über seine Eigenschaften erfahren können. Der Radius würde wiederum darüber entscheiden, ob der Planet näher an einem erdähnlichen Planeten (mit einer kleineren Atmosphäre) oder näher an einem neptunähnlichen Planeten (mit einer viel dickeren Atmosphäre) ist.

Gliese 581c braucht etwa 13 Tage, um seinen Mutterstern zu umkreisen. (Im Gegensatz dazu braucht Merkur für seine Umlaufbahn um unsere viel größere Sonne etwa 88 Tage.) Da Gliese 581c seinem Stern so nahe ist, wird allgemein angenommen, dass der Planet in einer Gezeitenkonstellation lebt. Das bedeutet, dass der Planet auf seiner Umlaufbahn immer dieselbe Seite zur Sonne hin hält. Dieses Phänomen ist auch bei den Monden von Jupiter und Saturn in unserem eigenen Sonnensystem zu beobachten. Auch der Mond der Erde ist an unseren eigenen Planeten gebunden.

Wenn ein Planet an die Gezeiten gebunden ist, bedeutet dies, dass eine Seite (die dem Stern zugewandte Seite) immer wärmer ist als die andere Seite (die immer vom Stern weg zeigt). Das einzige Beispiel für einen bewohnbaren Planeten, das wir kennen – unsere Erde – hat in den meisten Bereichen des Planeten, mit Ausnahme der Pole, einen regelmäßigen Tag-Nacht-Zyklus. Über Milliarden von Jahren haben sich die Lebensformen an diesen Zyklus angepasst. Es ist unklar, wie Leben in einem Gebiet mit immerwährendem Tag oder immerwährender Nacht überleben könnte, aber die Untersuchungen laufen noch.

Eine 2007 in Astronomy and Astrophysics veröffentlichte Arbeit unter der Leitung von Werner von Bloh vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung legt nahe, dass Gliese 581c zu heiß ist, um Leben zu beherbergen, weil er so nahe an seinem Mutterstern liegt. Das bedeutet, dass der Planet eher eine Venus-ähnliche Umgebung hat, mit einer extrem heißen Oberfläche und einem unkontrollierten Treibhauseffekt unter einer dicken Atmosphäre. Dies wurde in einer 2011 in Astronomy and Astrophysics veröffentlichten Studie unter der Leitung von Y. Hu bestätigt, der am Labor für Klima- und Ozean-Atmosphärenstudien der Universität Peking tätig ist.

Während Gliese 581c in den letzten Jahren in der wissenschaftlichen Literatur kaum diskutiert wurde, arbeiten die Astronomen ganz allgemein daran, ihre Modelle von Planeten zu verbessern, die sich in der Nähe ihrer Muttersterne befinden. Ein Beispiel dafür ist ein 2013 in der Zeitschrift Nature veröffentlichter Artikel, in dem ein Team unter der Leitung von Jeremy Leconte die Bedingungen untersucht, unter denen es auf erdähnlichen Planeten zu Treibhauseffekten kommt. Nach der Entdeckung von Proxima Centuari b, einem potenziell bewohnbaren Planeten nur vier Lichtjahre von der Erde entfernt, im Jahr 2016 erfährt dieser Forschungszweig wieder erhöhte Aufmerksamkeit.

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