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Astronomie - HARPS-Instrument der ESO findet erdähnlichen Exoplaneten um Ross 128

16.11.2017

Nächstgelegener Planet mit gemäßigtem Klima um ruhigen Stern entdeckt

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Diese künstlerische Darstellung zeigt den gemäßigten Planeten Ross 128 b mit seinem roten Zwergstern im Hintergrund. Dieser Exoplanet, der nur 11 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt, wurde von einem Team mit dem einzigartigen Planetenjäger-Instrument HARPS der ESO gefunden. Der neue Exoplanet ist  nach Proxima b der zweitnächste Planet mit gemäßigten Oberflächentemperaturen, der entdeckt wurde. Außerdem handelt es sich um den uns nächsten Planeten, der einen inaktiven Roten Zwergstern umkreist, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass auf diesem Planeten Leben möglich ist. Ross 128 b wird ein erstklassiges Ziel für das Extremely Large Telescope der ESO sein, das in der Lage sein wird, nach Biomarkern in seiner Atmosphäre zu suchen.

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In nur 11 Lichtjahren Entfernung von unserem Sonnensystem hat ein Forscherteam mit dem einzigartigen Planetenjäger-Instrument HARPS einen gemäßigten, erdähnlichen Planeten entdeckt. Der neue Planet trägt den Namen Ross 128 b und ist nun, nach Proxima b, der zweitnächste Planet mit gemäßigter Oberflächentemperatur, der entdeckt wurde. Außerdem handelt es sich um den uns nächsten Planeten, der einen inaktiven Roten Zwergstern umkreist, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass auf diesem Planeten Leben möglich ist. Ross 128 b wird ein erstklassiges Ziel für das Extremely Large Telescope der ESO sein, das in der Lage sein wird, nach Biomarkern in seiner Atmosphäre zu suchen.

Astronomen aus der Schweiz, Spanien, Frankreich und Argentinien haben mit dem High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) der ESO am La Silla-Observatorium in Chile entdeckt, dass der Rote Zwergstern Ross 128 in 9,9 Tagen von einem Exoplaneten mit niedriger Masse umkreist wird. Der in etwa erdgroße Planet hat vermutlich ein mildes Klima und eine Oberflächentemperatur, die der der Erde ähneln könnte. Ross 128 ist der „ruhigste“ Stern in unserer Nachbarschaft, der einen Exoplaneten mit solch gemäßigten Temperaturen besitzt.

Diese Entdeckung basiert auf mehr als einem Jahrzehnt intensiver HARPS-Durchmusterung in Verbindung mit modernsten Datenreduktions- und Analysetechniken. Nur HARPS hat eine solche Präzision unter Beweis gestellt und bleibt 15 Jahre nach der Inbetriebnahme das beste Instrument für die Radialgeschwindigkeitsmethode“, erklärt Nicola Astudillo-Defru von der Sternwarte in Genf, die Teil der Universität Genf in der Schweiz ist. Er hat den Fachartikel mitverfasst, der die Entdeckung beschreibt.

Rote Zwerge zählen zu den kühlsten, lichtschwächsten Sternen im Universum — kommen aber von allen Sternen am häufigsten vor. Das macht sie zu sehr guten Zielobjekten bei der Suche nach Exoplaneten, weshalb sie zunehmend untersucht werden. Tatsächlich hat Xavier Bonfils vom Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble an der Université Grenoble-Alpes/CNRS in Frankreich, der das Team leitet, das HARPS-Programm „Die Abkürzung zum Glück“ genannt, da es um solche Sterne, im Vergleich zu denen, die der Sonne ähnlicher sind, einfacher ist, kleine kühle Geschwister der Erde zu finden [1].

Viele Rote Zwergsterne, einschließlich Proxima Centauri, sind so aktiv, dass sie die sie umkreisenden Planeten immer wieder in tödliche Ultraviolett- und Röntgenstrahlung tauchen. Es scheint jedoch, als sei Ross 128 ein deutlich ruhigerer Stern, so dass die Planeten, die ihn umkreisen, den uns nächsten bekannten angenehmen Ort für mögliches Leben darstellen könnten.

Auch wenn sich Ross 128 momentan noch 11 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, so bewegt er sich doch auf uns zu und wird wohl in nur 79.000 Jahren – was auf kosmischen Zeitskalen ein Wimpernschlag ist – unser nächster Nachbar werden. Ross 128 b wird dann Proxima b als erdnächsten Exoplaneten ablösen!

Anhand der HARPS-Daten konnte das Team rekonstruieren, dass Ross 128 b seinen Mutterstern 20-mal enger umkreist als die Erde die Sonne. Trotz seiner Nähe zum Stern kommt auf dem Planeten nur 1,38-mal so viel Strahlung wie auf der Erde an. Dadurch lässt sich abschätzen, dass seine Gleichgewichtstemperatur zwischen -60 und 20°C liegt, da der kühle und lichtschwache Rote Zwerg eine Oberflächentemperatur besitzt, die nur etwas mehr als halb so hoch wie die der Sonne ist. Zwar betrachten die Wissenschaftler Ross 128 b als gemäßigten Planeten, jedoch ist nicht ganz sicher, ob der Planet innerhalb, außerhalb oder an der Schwelle der habitablen Zone [2] liegt, in der flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten existieren kann.

Astronomen entdecken inzwischen immer mehr gemäßigte Exoplaneten, und die nächste Stufe wird es sein, ihre Atmosphären, insbesondere deren Zusammensetzung und Chemie, genauer zu untersuchen. Der mögliche Nachweis von Biomarkern in den Atmosphären der nächsten Exoplaneten, einschließlich Sauerstoff, wäre ein großer Schritt. Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO hat gute Chancen, diese entscheidenden Entdeckungen als erstes zu machen [3].

Für die Zählung erdähnlicher Planeten, die charakterisierbar sind, werden neue ESO-Anlagen eine entscheidende Rolle spielen. Insbesondere NIRPS, der Infrarotarm an HARPS, wird unsere Effizienz bei der Beobachtung von Roten Zwergen steigern, da diese Art von Sternen den größten Teil ihrer Strahlung im Infrarotbereich emittieren. Das ELT wird dann die Möglichkeit bieten, einen Großteil dieser Planeten zu beobachten und zu charakterisieren,“ meint Xavier Bonfils.

Endnoten

[1] Ein Planet, der einen Roten Zwergstern mit niedriger Masse in geringer Entfernung umkreist, hat eine größere Gravitationswirkung auf den Stern als ein ähnlicher Planet, der in größerer Entfernung einen massereicheren Stern wie die Sonne umkreist. Demzufolge ist die Ausgleichsbewegung einfacher zu erkennen. Jedoch macht die Tatsache, dass die Roten Zwerge lichtschwächer sind, es schwerer, ein ausreichend starkes Signal für die sehr präzisen Messungen zu bekommen, die notwendig sind.

[2] Die habitable Zone wird durch die Umlaufbahn um einen Stern definiert, auf der ein Planet die geeignete Temperatur besitzt, die benötigt wird, damit flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Planeten existieren kann.

[3] Dies ist nur für die wenigen Exoplaneten möglich, die nahe genug sind, sodass sie optisch von ihrem Mutterstern getrennt auflösbar sind.

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Himmelsregion um den roten Zwergstern Ross 128

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Das Bild zeigt die Himmelsregion um den roten Zwergstern Ross 128 im Sternbild Jungfrau (lat. Virgo). Es wurde aus Aufnahmen des Digitized Sky Survey 2 zusammengesetzt. Ross 128 ist in der Mitte des Bilds zu sehen. Bei näherer Betrachtung fällt auf, dass Ross 128 in diesem Bild mehrfach zu sehen ist, da das Bild aus Einzelaufnahmen entstanden ist, die über einen Zeitraum von mehr als vierzig Jahren aufgenommen wurden. In dieser Zeit hat der Stern, der nur 11 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, seine Position am Himmel sichtbar verändert. Ross 128 ist ein „ruhiger“ roter Zwergstern, der von dem Exoplaneten Ross 128 b umkreist wird, der eine ähnliche Masse und Temperatur wie die Erde besitzt.

Der rote Zwergstern Ross 128 im Sternbild Jungfrau

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Diese Aufsuchkarte zeigt das große Tierkreiszeichen Jungfrau (lat. Virgo). Das Sternzeichen beherbergt den schwachen roten Zwergstern Ross 128, der mit einem roten Kreis markiert ist und manchmal als Proxima Virginis bezeichnet wird, da er im Sternzeichen der nächste Stern zur Erde ist. Umkreist wird er von einem Planeten mit erdähnlicher Masse, Ross 128 b. Das Bild zeigt die meisten Sterne, die in einer dunklen und klaren Nacht mit bloßem Auge beobachtbar sind. Für die Beobachtung von Ross 128 selbst wird ein kleines Teleskop benötigt.

Quelle: ESO

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Closest Temperate World Orbiting Quiet Star Discovered

ESO’s HARPS instrument finds Earth-mass exoplanet around Ross 128

A temperate Earth-sized planet has been discovered only 11 light-years from the Solar System by a team using ESO’s unique planet-hunting HARPS instrument. The new world has the designation Ross 128 b and is now the second-closest temperate planet to be detected after Proxima b. It is also the closest planet to be discovered orbiting an inactive red dwarf star, which may increase the likelihood that this planet could potentially sustain life. Ross 128 b will be a prime target for ESO’s Extremely Large Telescope, which will be able to search for biomarkers in the planet's atmosphere.

A team working with ESO’s High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) at the La Silla Observatory in Chile has found that the red dwarf star Ross 128 is orbited by a low-mass exoplanet every 9.9 days. This Earth-sized world is expected to be temperate, with a surface temperature that may also be close to that of the Earth. Ross 128 is the “quietest” nearby star to host such a temperate exoplanet.

This discovery is based on more than a decade of HARPS intensive monitoring together with state-of-the-art data reduction and analysis techniques. Only HARPS has demonstrated such a precision and it remains the best planet hunter of its kind, 15 years after it began operations,” explains Nicola Astudillo-Defru (Geneva Observatory – University of Geneva, Switzerland), who co-authored the discovery paper.

Red dwarfs are some of the coolest, faintest — and most common — stars in the Universe. This makes them very good targets in the search for exoplanets and so they are increasingly being studied. In fact, lead author Xavier Bonfils (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, Grenoble, France), named their HARPS programme The shortcut to happiness, as it is easier to detect small cool siblings of Earth around these stars, than around stars more similar to the Sun [1].

Many red dwarf stars, including Proxima Centauri, are subject to flares that occasionally bathe their orbiting planets in deadly ultraviolet and X-ray radiation. However, it seems that Ross 128 is a much quieter star, and so its planets may be the closest known comfortable abode for possible life.

Although it is currently 11 light-years from Earth, Ross 128 is moving towards us and is expected to become our nearest stellar neighbour in just 79 000 years — a blink of the eye in cosmic terms. Ross 128 b will by then take the crown from Proxima b and become the closest exoplanet to Earth!

With the data from HARPS, the team found that Ross 128 b orbits 20 times closer than the Earth orbits the Sun. Despite this proximity, Ross 128 b receives only 1.38 times more irradiation than the Earth. As a result, Ross 128 b’s equilibrium temperature is estimated to lie between -60 and 20°C, thanks to the cool and faint nature of its small red dwarf host star, which has just over half the surface temperature of the Sun. While the scientists involved in this discovery consider Ross 128b to be a temperate planet, uncertainty remains as to whether the planet lies inside, outside, or on the cusp of the habitable zone, where liquid water may exist on a planet’s surface [2].

Astronomers are now detecting more and more temperate exoplanets, and the next stage will be to study their atmospheres, composition and chemistry in more detail. Vitally, the detection of biomarkers such as oxygen in the very closest exoplanet atmospheres will be a huge next step, which ESO’s Extremely Large Telescope (ELT) is in prime position to take [3].

New facilities at ESO will first play a critical role in building the census of Earth-mass planets amenable to characterisation. In particular, NIRPS, the infrared arm of HARPS, will boost our efficiency in observing red dwarfs, which emit most of their radiation in the infrared. And then, the ELT will provide the opportunity to observe and characterise a large fraction of these planets,” concludes Xavier Bonfils.

Notes

[1] A planet orbiting close to a low-mass red dwarf star has a larger gravitational effect on the star than a similar planet orbiting further out from a more massive star like the Sun. As a result, this “reflex motion” velocity is much easier to spot. However, the fact that red dwarfs are fainter makes it harder to collect enough signal for the very precise measurements that are needed.

[2] The habitable zone is defined by the range of orbits around a star in which a planet can possess the appropriate temperature for liquid water to exist on the planet’s surface.

[3] This is only possible for the very few exoplanets that are close enough to the Earth to be angularly resolved from their stars.

Quelle: ESO

 

 

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