Betrachtung einer Supererde, die nahe ihrer habitablen Zone liegt

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine künstlerische Darstellung von zehn aktuell bekannten, möglicherweise lebensfreundlichen Exoplaneten, einschließlich Kepler-61b. Erde und Mars sind zum Vergleich beigefügt. Eine neue Arbeit entwickelt die Ergebnisse für Kepler-61 durch vergleichende Untersuchung mit anderen Sternen geringer Masse weiter. NASA und Kepler

 

Astronomen sind stets auf der Suche nach erdähnliche Exoplaneten: jene transitierenden, erdgroßen Exoplaneten, die in den lebensfreundlichen Zonen (die Region, in der Temperaturen es dem Wasser erlauben, flüssig zu bleiben) um sonnenähnliche Sterne oder den noch häufigeren Sternen mit geringerer Masse beheimatet sind. Der erste derartige Planet – entdeckt durch die Kepler-Mission der NASA – war Kepler-22b, aber seine 2.4 Erdradien waren etwas zu groß, um eine erdähnliche Zusammensetzung zu ermöglichen. Andere Anwärter, so in den Sternsystemen Kepler-20, Kepler-42 und Kepler-68, umkreisen ihre Heimatsterne zu nah, um in der habitablen Zone zu liegen. Hingegen beheimatet der Stern Kepler-62 fünf Planeten, von denen zwei höchstwahrscheinlich fest sind und sich in der lebensfreundlichen Zone des Sterns befinden; weitere Kandidaten sind darüber hinaus bekanntgegeben worden.

Das Problem ist, daß die Bestimmung des Radius und der Gleichgewichtstemperatur eines Exoplaneten sehr stark von den Eigenschaften des Sterns abhängt, den er umkreist und die Messung der Eigenschaften von Sternen mit geringer Masse (wie die oben erwähnten) ist schwierig und heikel. Beim direkten Vergleich zwischen stellarer Theorie und Beobachtung steht die Ableitung der Eigenschaften sonnenähnlicher Sterne auf festem Boden, ist aber für Sterne geringer Masse eine Herausforderung. Die Theorie beruht auf detailreichem, rechenintensivem Modellieren des Inneren massearmer Sterne und dies schließt Wissen um das vielschichtige Feld der Moleküle und Körner ein, die in den stellaren Atmosphären vorkommen. Aus diesem Grund berufen sich Astronomen häufig auf empirische und nicht auf theoretische Methoden bei der physikalischen Beschreibung von Sternen mit geringer Masse – doch sind diese mit anderen denkbaren Annahmen wie etwa Sternaktivität oder Elementhäufigkeit überfrachtet.

Neben Sarah Ballard, David Charbonneau, Francois Fressing, Guillermo Torres, Jonathan Irwin und Elisabeth Newton vom CfA haben 10 weitere Astronomen eine viel versprechende Alternative entwickelt. Um für die Eigenschaften des Exoplaneten um den massearmen Stern Kepler-61 ein Modell zu entwerfen, haben sie eine Anzahl weiterer benachbarten Sterne mit geringer Masse untersucht. Mit Hilfe zusätzlicher erdgebundener Beobachtungen dieser Bezugs-gruppe vergleichen sie deren Eigenschaften untereinander, um die glaubhaftesten Eigenschaften für Kepler-61 herzuleiten; sie ermitteln für seine Größe einen Wert von 0.62 Sonnenradien und für seine Oberflächentemperatur 4.000 Kelvin. Damit erstellen sie dann ein Modell des Exoplaneten und erhalten: 2.15 Erdradien und eine Gleichgewichtstemperatur von 213 ±13 Kelvin. Sie folgern, daß der Exoplanet vermutlich für eine erdähnliche Zusammensetzung zu groß ist, aber eine gemäßigte Temperatur aufweist und wahrscheinlich eine Atmosphäre besitzt. Obwohl der Satellit Kepler seine normale Funktion eingestellt hat, wird erwartet, daß der von Kepler gewonnene Datensatz weiterhin neue Resultate liefert und diese neue Technik bietet einen Weg, zuverlässigere Werte für planetare Kenngrößen zu erhalten.

Reference:
„Exoplanet Characterization by Proxy: A Transiting 2.15 R⊕ Planet near the Habitable Zone of the Late K Dwarf Kepler-61“
Sarah Ballard, David Charbonneau, Francois Fressin, Guillermo Torres, Jonathan Irwin, Jean-Michel Desert, and collaborators
The Astrophysical Journal, 773:98 (18pp), 2013 August 20

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