Künstlerische Darstellung einer bewohnbaren Welt in einem binären System. (NASA/JPL-Caltech/Siegfried Eggl) Wir haben genau einen Datenpunkt, an dem wir die Bewohnbarkeit von Exoplaneten messen können: die Erde. Soweit wir wissen, hat sich Leben nur auf diesem einen blassblauen Punkt entwickelt, der einen einzelnen Stern in der Mitte eines Spiralarms einer ansonsten unauffälligen Galaxie umkreist.
Die meisten Sterne in der Milchstraße sind jedoch nicht wie die Sonne und schweben ganz allein im Weltraum herum. Stattdessen, bis zu 85 Prozent der Sterne Möglicherweise befindet sich mindestens ein Begleiter in der gemeinsamen Umlaufbahn (es ist also schön, dass die Sonne uns hat, um ihr Gesellschaft zu leisten).
Dies erschwert natürlich die Suche nach Leben, da die potenzielle Bewohnbarkeit in der Nähe einzelner Sterne leichter einzuschätzen ist. Binäre Begleiter bringen zusätzliche Gravitationswechselwirkungen und Sternstrahlung mit sich, um allen Mikroben, die versuchen, sich aus dem Urschlamm zu befreien, Probleme zu bereiten.
Vor einigen Jahren entwickelte der Astrophysiker Siegfried Eggl, heute von der University of Illinois Urbana-Champaign und der University of Washington, angesichts dieser zusätzlichen Komplikationen einen analytischen Rahmen zur Bestimmung der bewohnbaren Zonen für Doppelsterne.
Jetzt haben er und seine Kollegen – Nikolaos Georgakarakos und Ian Dobbs-Dixon von der New York University Abu Dhabi in den Vereinigten Arabischen Emiraten – diesen Rahmen auf bekannte Doppelsternsysteme angewendet, die riesige Exoplaneten beherbergen, in einem neuen Versuch, nach potenzieller Bewohnbarkeit zu suchen.
„Wir haben von der Raumsonde Kepler gesammelte Daten wie die Masse der Sterne, wie hell die Sterne sind, die Position eines Riesenplaneten und andere Parameter verwendet, um eine Methode zur Identifizierung von Systemen mit zwei Sonnen zu entwickeln, die bewohnbare erdähnliche Objekte beherbergen können.“ Planeten,' Eggl erklärt .
Die neun Systeme, die das Team untersuchte, wurden alle durch die Kepler-Mission identifiziert: Kepler-16 , Kepler-34, Kepler-35, Kepler-38, Kepler-64, Kepler-413, Kepler-453, Kepler-1647 und Kepler-1661. Diese Systeme wurden vom Team alle mithilfe von Gleichungen analysiert und nicht mithilfe von Simulationen, die viel zeitaufwändiger sind.
„Es handelt sich um eine Analysemethode, die nahezu keinen Rechenaufwand erfordert“, sagte Eggl .
„Es gibt einige Teile, die numerische Modelle verwenden, um Informationen einzuspeisen, etwa die Art und Weise, wie die Atmosphäre mit unterschiedlichen Mengen und Spektren des Sonnenlichts interagiert.“ Das ist analytisch wirklich schwer herauszufinden, deshalb haben wir dafür vorberechnete Atmosphärenmodelle verwendet.
„Der Vorteil unseres Ansatzes besteht darin, dass jeder unsere Gleichungen auf andere Systeme anwenden kann, um zu bestimmen, wo er am besten nach erdähnlichen Welten suchen kann.“
Von den neun Systemen wurden zwei als besonders schädlich identifiziert. Kepler-16 und Kepler-1647 beherbergen Riesenplaneten, die zu schlecht positioniert sind, um eine stabile bewohnbare Zone zu bilden – eine Region, in der Exoplaneten nicht so nah am Stern sind, dass Oberflächenwasser verdunstet, und nicht so weit, dass es vollständig gefriert.
Aufgrund der Gravitationsstörungen durch den binären Begleiter verfügt Kepler-16 bereits über eine kleinere bewohnbare Zone. In beiden Systemen macht der Riesenplanet die gesamte bewohnbare Zone dynamisch instabil.
Fünf der Systeme könnten jedoch tatsächlich bewohnbare Welten haben: Kepler-34, Kepler-35, Kepler-38, Kepler-64 und Kepler-413, wobei Kepler-38 besonders vielversprechend ist.
Dennoch erfordern die Bedingungen für die Bewohnbarkeit eines Planeten mit zwei Sonnen einen komplizierten Balanceakt.
„Wenn ein Planet seinen Sonnen zu nahe kommt, könnten seine Ozeane verdampfen. Wenn der Planet zu weit draußen ist oder sogar aus einem System herausgeschleudert wird, gefriert letztendlich das Wasser auf seiner Oberfläche, ebenso wie die Atmosphäre selbst, ebenso wie CO 2 Das bildet saisonale Polkappen Mars ,' Eggl erklärt .
„Sobald wir bestätigen, dass sich ein potenziell bewohnbarer Planet auf einer stabilen Umlaufbahn befindet, können wir untersuchen, wie viel Strahlung er im Laufe der Zeit von den beiden Sternen erhält.“ Durch die Modellierung der Entwicklung der Sterne und Planetenumlaufbahnen können wir die tatsächliche Strahlungsmenge abschätzen, die der Planet empfängt.“
Wir wissen , dank des ausgemusterten Exoplaneten-Jagdteleskops Kepler, dass Exoplaneten tatsächlich in Doppelsternsystemen entstehen können, selbst mit den zusätzlichen Gravitationsstörungen. Die Arbeit des Teams zeigt, dass diese Exoplaneten möglicherweise auch bewohnbar sein könnten.
Bei der Suche nach Exoplaneten, die Leben beherbergen könnten, ist ein weites Netz wünschenswert – aber nicht, wenn dieses weite Netz Systeme einfängt, von denen wir wissen, dass sie unwirtlich sind. Diese neue Erkenntnis könnte dabei helfen, die Parameter für zukünftige Arbeiten bei der Suche nach Leben außerhalb unseres eigenen winzigen Raums zu definieren.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Grenzen in der Astronomie und den Weltraumwissenschaften .