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Die ersten Exoplaneten – also Planeten, die nicht unsere Sonne umkreisen – wurden 1992 nachgewiesen. Seither haben Astronomen mehr als 4800 dieser Himmelskörper entdeckt. Sie alle umkreisen verschiedene Sterne in unserer Galaxie, der Milchstrasse, und sind meistens nicht weiter als 3000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Im Hinblick auf die enormen Distanzen, die zwischen den Galaxien liegen, ist das kein Wunder – nur schon unser nächster galaktischer Nachbar, die Andromeda-Galaxie, ist rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt – während die Milchstrasse «nur» einen Durchmesser von gut 100'000 Lichtjahren aufweist.
Mehr als zehnmal weiter weg als die Andromeda-Galaxie befindet sich die Galaxie Messier 51 im Sternbild Jagdhunde: Das auch «Whirlpool-Galaxie» genannte Sternsystem ist rund 28 Millionen Lichtjahre von der Milchstrasse entfernt. In dieser unglaublichen Entfernung haben Astronomen nun Hinweise auf einen Exoplaneten von der Grösse des Saturn (das ist der zweitgrösste Planet unseres Sonnensystems) gefunden.
Das Team um Rosanne Di Stefano vom Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik in Cambridge (US-Staat Massachusetts) untersuchte insgesamt 2624 mögliche Transits in drei verschiedenen Galaxien: Sie richteten ihr Augenmerk nicht nur auf Messier 51, sondern auch auf Messier 101 (die «Feuerrad-Galaxie») im Sternbild Grosser Bär und Messier 104 («Sombrero-Galaxie») im Sternbild Jungfrau. Doch nur in der Whirlpool-Galaxie stiessen sie auf ein klares Signal. «Wir sagten: ‹Wow, könnte das es sein?›», erzählte Di Stefano dem Magazin «Science News».
Bei der Suche nach einem aussergalaktischen Exoplaneten benutzten die Astronomen die sogenannte Transitmethode, bei der mit Teleskopen die Verdunkelung von Sternen gemessen wird, wenn ein Planet vor ihnen vorbeizieht. Im Fall des möglichen Exoplaneten massen die Forscher mittels des Chandra-Röntgenteleskops der Nasa jedoch Einbrüche in der Röntgenstrahlung, die von den Röntgendoppelsternen ausgeht, um die der potenzielle Exoplanet M51-ULS-1b kreist.
Während Doppel- oder gar Dreifachsysteme im All häufig vorkommen, verhält sich das mit Röntgendoppelsternen anders: Solche Doppelsternsysteme sind selten. Sie bestehen aus einer ungleichen Konstellation: Ein extrem kompaktes Objekt – ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch –, das von einem nahegelegenen, massereichen Stern begleitet wird, von dem das kompakte Objekt Materie absaugt. Diese erhitzt sich stark und gibt dabei grosse Mengen von Röntgenstrahlung ab.
Diese Strahlung ist sehr intensiv – millionenfach heller als unsere Sonne – und kommt von einem sehr kleinen Bereich. Selbst ein vergleichsweise kleines Objekt wie ein Planet, der um einen solchen Röntgendoppelstern kreist, könnte die Strahlung daher während seines Transits nahezu vollständig blockieren.
Genau dies konnten Di Stefano und ihr Team feststellen: Am 20. September 2012 verschwanden die Doppelsterne für etwa drei Stunden komplett, wie sie aus den Daten des Chandra-Teleskops entnehmen konnten. Zwar gibt es neben dem Transit eines Exoplaneten weitere mögliche Ursachen für diese auffällige Verdunkelung, doch die Astronomen schliessen diese aus, wie sie in ihrer im Fachmagazin «Nature Astronomy» veröffentlichten Studie schreiben.
So könnte es sich um eine Schwankung in der Helligkeit dieses Röntgendoppelsterns handeln, denn diese sind variabel. Normalerweise ändert sich bei solchen Schwankungen aber nicht nur die Helligkeit, sondern auch das Spektrum der Strahlung. Dies war hier nicht der Fall. Eine weitere Möglichkeit – nämlich eine Gaswolke, die vor dem Doppelstern vorbeizog – schliessen die Forscher aus, weil dann die Verdunkelung nicht derart abrupt erfolgt wäre wie beim Vorbeizug eines Objekts mit deutlich abgegrenzter Oberfläche.
Des Weiteren sei auszuschliessen, dass ein Transit des Begleitsterns, der etwa die Masse von 20 Sonnen hat, für die Verdunkelung verantwortlich gewesen sei, denn zeitgleiche Beobachtungen des Weltraumteleskops XMM-Newton zeigten, dass dies nicht der Fall sein konnte.
Computersimulationen, die den Transit eines Exoplaneten modellierten, passten hingegen perfekt zur beobachteten Verdunkelung – im Gegensatz zu anderen möglichen Objekten mit klar umrissener Oberfläche, etwa einem Braunen Zwerg oder eines kleinen Sterns. Solche Objekte seien zu gross, stellen die Forscher fest. Aufgrund dieses Ausschlussverfahrens bleibt als einziger Kandidat nur noch ein Exoplanet übrig – der ungefähr so gross wie der Gasriese Saturn ist und etwa doppelt so weit vom kompakten Objekt entfernt ist wie der Saturn von der Sonne.
Die lange Umlaufzeit von schätzungsweise 70 Jahren verhindert nun, dass die Hypothese in nächster Zeit überprüft werden kann – die nächste Verdunkelung würde demnach erst in mehr als 60 Jahren stattfinden. Aus diesem Grund bleibt der aussergalaktische Exoplanet vorerst auch nur eine Hypothese – allerdings eine Hypothese, die durch ein «starkes Argument» gestützt wird, wie Co-Studienautorin Julia Berndtsson es formulierte.
Sollte sich die Hypothese bewahrheiten, wäre der ferne Exoplanet als erster aussergalaktischer Planet eine Sensation. Freilich wäre es eine äusserst lebensfeindliche Welt: Trotz der grossen Entfernung von der Röntgenquelle, die er umkreist, würde er durch eine immense Strahlung bombardiert, die Leben in unserem Verständnis absolut unmöglich machen würde. (dhr)
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