Unsere bekannte, warme, gelbe Sonne ist in der Milchstraße eine relative Seltenheit. Die bei weitem häufigsten Sterne sind deutlich kleiner und kühler und haben höchstens die Hälfte der Masse unserer Sonne. Milliarden von Planeten umkreisen diese häufigen Zwergsterne in unserer Galaxie.
Um genügend Wärme einzufangen, um bewohnbar zu sein, müssten diese Planeten sehr nahe an ihre kleinen Sterne heranrücken, was sie anfällig für extreme Gezeitenkräfte macht.
In einer neuen Analyse, die auf den neuesten Teleskopdaten basiert, haben Astronomen der University of Florida herausgefunden, dass zwei Drittel der Planeten um diese allgegenwärtigen kleinen Sterne durch diese extremen Gezeiten geröstet und sterilisiert werden könnten. Aber damit bleibt ein Drittel der Planeten – Hunderte Millionen in der gesamten Galaxie –, die sich in einer Goldlöckchen-Umlaufbahn befinden könnten, nah genug und sanft genug, um flüssiges Wasser festzuhalten und möglicherweise Leben zu beherbergen.
Die UF-Astronomieprofessorin Sarah Ballard und die Doktorandin Sheila Sagear veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Woche vom 29. Mai im Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Ballard und Sagear untersuchen seit langem Exoplaneten, jene Welten, die andere Sterne als die Sonne umkreisen.
„Ich denke, dieses Ergebnis ist wirklich wichtig für das nächste Jahrzehnt der Exoplanetenforschung, weil sich der Blick auf diese Sternenpopulation richtet“, sagte Sagear. „Diese Sterne sind ausgezeichnete Ziele für die Suche nach kleinen Planeten in einer Umlaufbahn, in der es denkbar ist, dass Wasser flüssig ist und der Planet daher bewohnbar sein könnte.“
Sagear und Ballard haben die Exzentrizität einer Stichprobe von mehr als 150 Planeten um diese M-Zwergsterne gemessen, die etwa die Größe von Jupiter haben. Je ovaler eine Umlaufbahn ist, desto exzentrischer ist sie. Wenn ein Planet seinen Stern nahe genug umkreist, etwa in der Entfernung, in der Merkur die Sonne umkreist, kann eine exzentrische Umlaufbahn ihn einem Prozess aussetzen, der als Gezeitenerwärmung bekannt ist. Wenn der Planet durch die wechselnden Gravitationskräfte auf seiner unregelmäßigen Umlaufbahn gedehnt und verformt wird, wird er durch Reibung erhitzt. Im Extremfall könnte dies den Planeten ausbrennen und jegliche Chance auf flüssiges Wasser beseitigen.
„Nur für diese kleinen Sterne liegt die bewohnbare Zone nahe genug, dass diese Gezeitenkräfte relevant sind“, sagte Ballard.
Die Daten stammen vom Kepler-Teleskop der NASA, das Informationen über Exoplaneten erfasst, während sie sich vor ihren Muttersternen bewegen. Um die Umlaufbahnen der Planeten zu messen, konzentrierten sich Ballard und Sagear insbesondere darauf, wie lange die Planeten brauchten, um sich über die Oberfläche der Sterne zu bewegen. Ihre Studie stützte sich auch auf neue Daten des Gaia-Teleskops, das die Entfernung zu Milliarden von Sternen in der Galaxie maß.
„Die Entfernung ist wirklich die entscheidende Information, die uns vorher fehlte und die es uns ermöglicht, diese Analyse jetzt durchzuführen“, sagte Sagear.
Sagear und Ballard fanden heraus, dass Sterne mit mehreren Planeten am wahrscheinlichsten kreisförmige Umlaufbahnen haben, die es ihnen ermöglichen, flüssiges Wasser zurückzuhalten. Bei Sternen mit nur einem Planeten kam es am wahrscheinlichsten zu Gezeitenextremen, die die Oberfläche sterilisieren würden.
Da ein Drittel der Planeten in dieser kleinen Stichprobe sanfte Umlaufbahnen hatten, um möglicherweise flüssiges Wasser zu beherbergen, bedeutet das wahrscheinlich, dass die Milchstraße Hunderte Millionen vielversprechender Ziele hat, um nach Anzeichen von Leben außerhalb unseres Sonnensystems zu suchen.
Mehr Informationen:
Sagear, Sheila, Die orbitale Exzentrizitätsverteilung von Planeten, die M-Zwerge umkreisen, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217398120. doi.org/10.1073/pnas.2217398120