Zwei Planeten um einen Roten Zwerg

Rote Zwerge sind die kühlsten Sterne. Verglichen zur Sonne ist auf Planeten in ihrer Nähe die Existenz von flüssigem Wasser potenziell möglich. Bei der Suche nach bewohnbaren Welten jenseits der Grenzen unseres Sonnensystems ist dies ein grosser Vorteil: Denn die Entfernung zwischen einem Exoplaneten und seinem Stern ist ein entscheidender Faktor für seine Entdeckung. Je näher die beiden sind, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass Astronominnen und Astronomen den Planeten von der Erde aus ausfindig machen können.

«Doch diese Sterne sind ziemlich klein und strahlen im Vergleich zu den meisten anderen Sternen, wie etwa der Sonne, wenig Licht aus», erklärt Brice-Olivier Demory, Hauptautor der vorliegenden Studie und Professor für Astrophysik an der Universität Bern. Diese Faktoren machen es schwierig, sie im Detail zu beobachten. Ohne die richtigen Instrumente würden potenzielle Planeten, die sie umkreisen, womöglich übersehen werden – insbesondere erdähnliche Planeten, die vergleichsweise klein sind.

Ein spezielles Teleskop

Ein Instrument, mit dem Rote Zwerge und ihre Planeten genauer studiert werden können, ist das in Mexiko stationierte SAINT-EX-Teleskop, das der NFS PlanetS mitbetreibt. SAINT-EX ist eine Abkürzung, die für Search And characterIsatioN of Transiting EXoplanets steht. Das Projekt wurde zu Ehren von Antoine de Saint-Exupéry (Saint-Ex), dem berühmten Schriftsteller, Dichter und Flieger, benannt.

Das SAINT-EX-Observatorium ist eine vollständig robotergestützte Einrichtung mit einem 1-Meter-Teleskop. Es ist mit Sensoren ausgestattet, welche die hochpräzise Detektion von kleinen Planeten um kühle Sterne ermöglichen. Diese Spezialisierung zahlt sich nun aus: Anfang dieses Jahres konnte das Teleskop zwei Exoplaneten entdecken, die den Stern TOI-1266 umkreisen, der etwa 120 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Die Ergebnisse, die kürzlich in der Zeitschrift «Astronomy and Astrophysics» veröffentlicht wurden, vermitteln einen ersten Eindruck ihrer Eigenschaften.

Ein merkwürdiges Paar

Im Vergleich zu den Planeten in unserem Sonnensystem befinden sich TOI-1266 b und c viel näher an ihrem Stern – sie benötigen 11 respektive 19 Tage, um ihn zu umkreisen. Da dieser Stern jedoch viel kühler ist als die Sonne, sind ihre Temperaturen nicht sehr extrem: der äussere Planet hat etwa die Temperatur der Venus (obwohl er 7 Mal näher an seinem Stern ist als die Venus an der Sonne). Die beiden Planeten sind von ähnlicher Dichte, die mit einer Zusammensetzung von einer Hälfte Gesteinsmaterial und Eisen und einer Hälfte Wasser korrespondieren könnte. Damit sind sie etwa halb so felsig wie die Erde oder die Venus, aber auch weit felsiger als Uranus oder Neptun.

In ihrer Grösse unterscheiden sich die Planeten deutlich voneinander. Der innere Planet, TOI-1266 b, misst etwas weniger als das Zweieinhalbfache des Erddurchmessers. Damit fällt er in die Kategorie der sogenannten Sub-Neptune. Der äussere Planet, TOI-1266 c, ist etwas mehr als eineinhalbmal so gross wie unser Planet und zählt deshalb zu den sogenannten Super-Erden.

Damit befinden sie sich an den Enden des sogenannten Radius-Tals, wie Brice-Olivier Demory erklärt: «Planeten mit einem Radius zwischen etwa dem von TOI-1266 b und c sind ziemlich selten, wohl wegen starker Strahlung ihres jeweiligen Sterns». Yilen Gómez Maqueo Chew, SAINT-EX Projektkoordinatorin und Forscherin an der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko, fügt hinzu: «Die Möglichkeit, zwei verschiedene Arten von Planeten im selben System zu untersuchen, ist eine grosse Chance. Sie könnte uns helfen besser zu verstehen, wie diese Planeten mit ihren unterschiedlichen Grössen entstehen».

Gutes Timing und Hilfe von der Botschaft

Diese Gelegenheit zu haben, insbesondere in diesem Jahr, ist alles andere als selbstverständlich. Die Forschenden hatten das Glück, ihre Beobachtungen kurz vor dem Covid-19-bedingten Lockdown in Mexiko abschliessen zu können. Kurz nach den Beobachtungen musste die Anlage wegen der Folgen der Pandemie geschlossen werden. Dies hat sich bis heute nicht geändert. Die Forschenden hoffen, den Betrieb von SAINT-EX in den nächsten Monaten wiederaufnehmen und den nächsten Roten Zwerg und dessen potenzielle Planeten ins Visier nehmen zu können. «Hilfreich für unsere Arbeit war zudem die Mexikanische Botschaft, die unsere Anliegen gegenüber der mexikanischen Regierung unterstützt und unser Projekt stets gefördert hat», sagt Demory.