Tucson (USA) – Kaum 40 Lichtjahre von der Erde entfernt, gilt der Planet „TRAPPIST-1e“ gilt als einer der vielversprechendsten, bislang bekannten erdähnlichen Exoplaneten. Neue Auswertungen von Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) liefern erste Hinweise auf mögliche Atmosphärensignaturen. Doch die Daten sind noch unsicher.
Copyright: NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)
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Wie das Forschungsteam um Sukrit Ranjan vom Lunar and Planetary Laboratory von der University of Arizona aktuell im Fachjournal „HHH“ (DOI: 10.3847/2041-8213/ae1026) berichtet, könnten die neuen Hinweise auf eine Atmosphäre auch vom Zentralgestirn des Systems, dem roten Zwergstern „TRAPPIST-1“, stammen.
Nahe zweite Erde?
Insgesamt beherbergt der Stern sieben erdgroße Planeten – einige davon umkreisen ihren Stern innerhalb dessen potenziell lebensfreundlicher Zone. Diese „habitable Zone“ beschreibt jene Abstandsregion, innerhalb derer ein Planet seinen Stern umkreisen muss, damit aufgrund gemäßigter Temperaturen flüssiges Wasser – und damit zumindest die die Grundlage allen irdischen Lebens – existieren kann. Während seine Nachbarplaneten die habitable Zone an deren extremen Rändern durchwandern, liegt „TRAPPIST-1e“ mitten drin. Die große Frage ist jedoch, ob der Planet auch eine Atmosphäre besitzt, denn nur darin könnte sich flüssiges Wasser an der Oberfläche auch halten und damit Leben ermöglichen.
Um diese Frage zu klären, nutzte Ranjans Team den NIRSpec-Spektrografen des James-Webb-Space-Telescope (JWST) und beobachtete insgesamt vier Transits, also Passagen des Planeten vor der „Sonnenscheibe“ seines Planeten. Diese Beobachtungen erlauben eine Spektralanalyse des Sternenlichts, sollte dieses durch eine vorhandene Atmosphäre fallen.
Die Auswertung der neuen Daten zeigte nun tatsächlich schwache Hinweise auf Methan. Innerhalb einer stabilen Atmosphäre könnte das Gas, abhängig vom Kontext, auch biogene Quellen haben.
Kühler Stern könnte Signal verfälschen
Allerdings warnen Ranjan und Kollegen vor zu hohen Erwartungen: Der Stern selbst ist ein M-Zwerg, klein, kühl und mit einer Atmosphäre, die kühl genug ist, um Moleküle zu enthalten. Dadurch ist es schwierig, echte Atmosphärensignaturen des Planeten von Sternrauschen zu trennen.
Um das Problem anzugehen, simulierte das Team verschiedene Atmosphärenmodelle. Das bislang plausibelste Szenario, ein Methanmantel wie es vom Staurnmond-Titan bekannt ist, erwies sich als extrem unwahrscheinlich. Ranjans Fazit: „Der bisherige Methan-Hinweis ist wahrscheinlich eher ein Störsignal des Sterns als ein Zeichen für eine Atmosphäre.“
Gefährden Sternenausbrüche Leben im TRAPPIST-1-System?
Zugleich zeigt eine aktuell im „The Astrophysical Journal Letters“ (DOI: 10.3847/2041-8213/ae1960) Studie von Forschenden der University of Colorado Boulder, dass TRAPPIST-1 rund sechsmal täglich energiereiche Flares ins All schleudert. Anhand der JWST-Daten und Computersimulationen zeigte sich aber auch, dass die Ausbrüche sind schwächer als erwartet. Dennoch erzeugen sie jedoch Strahlung von Infrarot bis in den Röntgenbereich, wie sie die Atmosphären naher Planeten abtragen könnte. Hinzu: Besonders TRAPPIST-1e dürfte stark betroffen sein.
Zugleich unterstreichen die Forschenden aber auch, dass die neuen Resultate nicht automatische bedeuten, dass TRAPPIST-1e keine Atmosphäre besitzt. „Vielmehr zeigen sie, wie schwierig Messungen an erdgroßen Exoplaneten sind – besonders in der Nähe aktiver Rotzwerge.“ Obwohl JWST leistungsfähig ist, wurde es ursprünglich nicht für die Untersuchung kleiner, erdähnlicher Welten konzipiert.
Nur wenige Exoplaneten dieser Klasse sind überhaupt hell genug, um mit Webb detailliert untersucht zu werden. TRAPPIST-1e gehört daher zu den seltenen Fällen, in denen JWST die Grenzen der Machbarkeit testet.
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Pandora soll helfen – und neue JWST-Techniken auch
Schon 2026 könnte es jedoch bessere Daten geben: Der NASA-Kleinsatelliten „Pandora“ ist speziell darauf ausgelegt, Atmosphären von Exoplaneten und gleichzeitig ihrer Sterne zu beobachten. Pandora soll Sternaktivität präziser herausrechnen und so Fehlinterpretationen vermeiden.
Parallel arbeitet das Forschungsteam an einer erweiterten JWST-Auswertung. Besonders vielversprechend ist die Dual-Transit-Technik: Dabei werden gleich zwei Planeten des Systems beobachtet, wenn sie gleichzeitig vor dem Stern vorbeiziehen. Einer davon, TRAPPIST-1b, ist luftlos und soll dann als Referenz für einen atmosphärenfreien Planeten dienen. Auf diese Weise hoffen die Forschenden, die Signale des Sterns von potenziellen Atmosphärensignalen von „TRAPPIST-1e“ klarer zu trennen.
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Recherchequellen: University of Arizona, University of Colorado at Boulder
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