Könnte der Planet TRAPPIST-1 e, der sich in der bewohnbaren Zone seines roten Zwergsterns befindet, flüssiges Wasser und vielleicht sogar Leben beherbergen? Seine Fähigkeit, eine Atmosphäre zu halten, ist ein zentrales Puzzleteil, ein Faktor, den Wissenschaftler trotz jüngster Fortschritte nur schwer bestätigen können.
In
The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Studien stellen die ersten detaillierten Beobachtungen des TRAPPIST-1-Systems mit dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA vor. Diese Arbeiten, die von Forschern wie Sukrit Ranjan von der University of Arizona durchgeführt wurden, analysieren erste Daten und schlagen mehrere Szenarien für die Atmosphäre und Oberfläche dieses erdgroßen Exoplaneten vor.
Künstlerische Darstellung von TRAPPIST-1 e während des Transits vor seinem roten Zwergstern.
Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI) Die Analyse stützt sich auf ein Phänomen namens Transit, wenn TRAPPIST-1 e vor seinem Stern vorbeizieht. Während dieses Ereignisses durchquert das Sternenlicht seine potenzielle Atmosphäre, eine Methode, die die Suche nach Chemikalien wie Methan ermöglicht. Vier beobachtete Transits zeigten tatsächlich Hinweise auf dieses Molekül, aber ihre Interpretation bleibt für Astronomen schwierig.
Eine große Komplikation ergibt sich aus der Natur des Muttersterns TRAPPIST-1. Dieser sogenannte "ultrakühle" rote Zwerg, der viel kleiner und kälter ist als unsere Sonne, kann selbst Methan in seiner stellaren Hülle erzeugen. Diese Besonderheit verwischt die Spuren und erschwert die Unterscheidung zwischen den Signalen vom Planeten und denen vom Stern, was erhöhte Vorsicht bei der Analyse erfordert.
Um diese Situation zu klären, hat Ranjans Team Modelle simuliert, in denen TRAPPIST-1 e eine methanreiche Atmosphäre besitzt. Das plausibelste Szenario würde dann eine Welt wie Titan, der Mond des Saturn, beschreiben. Dennoch erscheint auch diese Option mit den aktuellen Informationen unwahrscheinlich. Die Forscher geben an, dass die aufgenommenen Signale einfach stellarem Rauschen entsprechen könnten.
Zukünftige Missionen könnten klarere Antworten liefern. Dies gilt insbesondere für Pandora, einen kleinen NASA-Satelliten, der für 2026 geplant ist. Er wurde entwickelt, um die Atmosphären von Exoplaneten zu charakterisieren, und wird die Sterne vor, während und nach den Transits beobachten, was präzisere Daten über potenziell bewohnbare Welten liefern sollte.
In der Zwischenzeit verfeinern die Wissenschaftler ihre Methoden. Sie konzentrieren sich auf eine Technik namens Doppeltransit, bei der gleichzeitig TRAPPIST-1 e und ein atmosphärenloser Planet desselben Systems beobachtet werden. Dieser vergleichende Ansatz sollte helfen, stellare Effekte besser von planetaren Signalen zu trennen, obwohl weitere Beobachtungen noch notwendig sind, um Gewissheit zu erlangen (Erklärung am Ende des Artikels).
Die Transitmethode zur Untersuchung von Atmosphären
Die Transitmethode ist eine gängige Technik in der Astronomie zum Nachweis und zur Analyse von Exoplaneten. Sie beruht auf der Beobachtung des leichten Helligkeitsabfalls eines Sterns, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht, einem Ereignis, das Transit genannt wird.
Während eines Transits durchquert das Licht des Sterns die Atmosphäre des Planeten, falls er eine hat. Die atmosphärischen Moleküle absorbieren bestimmte Wellenlängen und hinterlassen einen chemischen Fingerabdruck, den Instrumente wie der NIRSpec-Spektrograf des James-Webb-Teleskops messen können.
Dieser Ansatz ermöglicht die Identifizierung von Gasen wie Methan, Wasser oder Kohlendioxid und liefert Hinweise auf die Zusammensetzung und die Oberflächenbedingungen. Er ist besonders nützlich für kleine erdähnliche Planeten, bei denen andere Methoden weniger effektiv sind.
Allerdings hat die Methode Grenzen, besonders bei aktiven Sternen wie roten Zwergen. Stellare Variationen können die planetaren Signale überdecken, was fortschrittliche Techniken und mehrere Beobachtungen erfordert, um die Ergebnisse zu bestätigen, wie es bei TRAPPIST-1 e der Fall ist.
Quelle: The Astrophysical Journal Letters