Impression: Die Oberfläche von TRAPPIST-1f

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Illustrationscredit: NASA, JPL-Caltech, Spitzer-Team, T. Pyle (IPAC)

Beschreibung: Wenn Sie auf der Oberfläche des neu entdeckten erdgroßen Exoplaneten TRAPPIST-1f stehen könnten, was würden Sie sehen? Das weiß derzeit kein Erdling so genau, doch diese Illustration zeigt eine begründete Vermutung, die auf Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Spitzer der NASA im Sonnenorbit basiert. 2017 wurden vier erdgroße Planeten von Spitzer entdeckt, darunter TRAPPIST-1f, zuvor wurden 2015 bereits drei von der Erde aus entdeckt.

Auf der Planetenoberfläche sehen Sie nahe der milden Schattengrenze zwischen Tag und Nacht Wasser, Eis und Gestein auf dem Boden, während oben wasserbasierende Wolken schweben könnten. Hinter den Wolken würde der kleine Zentralstern TRAPPIST-1 röter als unsere Sonne erscheinen, und sein Winkeldurchmesser wäre wegen der engen Bahn größer.

Mit sieben bekannten erdgroßen Planeten – viele davon ziehen nahe aneinander vorbei – ist das TRAPPIST-1-System nicht nur ein Kandidat für Leben, sondern auch für miteinander kommunizierendes Leben – obwohl eine vorläufige Suche keine offensichtlichen Übertragungen fand.

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Sieben Welten für TRAPPIST-1

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Illustrationscredit: NASA, JPL-Caltech, Spitzer Space Telescope, Robert Hurt (Spitzer, Caltech)

Beschreibung: Sieben Welten umkreisen den etwa 40 Lichtjahre entfernten sehr kühlen Zwergstern TRAPPIST-1. Im Mai 2016 gaben Astronomen die Entdeckung von drei Planeten mithilfe des Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) im TRAPPIST-1-System bekannt. Kaum war das veröffentlicht, erhöhten zusätzliche Bestätigungen und Entdeckungen des Weltraumteleskops Spitzer, unterstützt durch erdgebundenen Teleskope der ESO, die Anzahl der bekannten Planeten auf sieben. Die TRAPPIST-1-Planeten sind wahrscheinlich allesamt felsig und ähnlich groß wie die Erde, sie sind sogar der größte Schatzfund terrestrischer Planeten, der je bei einem einzigen Stern entdeckt wurde. Weil sie sehr eng um ihren blassen, winzigen Stern kreisen, könnte es dort auch Regionen geben, in denen die Oberflächentemperaturen flüssiges Wasser erlauben – eine Schlüsselzutat für Leben. Ihre verlockende Nähe zur Erde macht sie zu Spitzenkandidaten für künftige Teleskoperforschungen von Atmosphären möglicherweise bewohnbarer Planeten. Alle sieben Welten sind auf dieser Illustration dargestellt, es ist eine erdachte Ansicht durch ein fiktives mächtiges Teleskop in der Nähe des Planeten Erde. Die Größen der Planeten und ihre relativen Positionen zeigen die Maßstäbe der Spitzer-Beobachtungen. Die inneren Planeten des Systems ziehen vor ihrem dämmrigen roten, fast jupitergroßen Heimatstern vorbei.

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Vier Planeten umkreisen den Stern HR 8799


Videocredit und CC-Lizenz: J. Wang (UC Berkeley) und C. Marois (Herzberg Astrophysics), NExSS (NASA), Keck Obs.

Beschreibung: Gibt es Leben außerhalb des Sonnensystems? Um das herauszufinden, bildete die NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), um ferne Sternsysteme, bei denen es lebende Bewohner geben könnte, besser zu orten und zu untersuchen. Ein neues Beobachtungsergebnis einer NExSS-Arbeitsgemeinschaft ist dieses Zeitraffervideo mit kürzlich entdeckten Planeten, die den Stern HR 8799 umkreisen. Die Bilder für das Video wurden im Laufe von sieben Jahren am Keck-Observatorium auf Hawaii gewonnen.

Vier Exoplaneten sind als weiße Punkte erkennbar, die ihren Heimatstern teilweise umkreisen, das Zentrum ist ausgeblendet. Der Zentralstern HR 8799 ist etwas größer und massereicher als unsere Sonne, und jeder der Planeten besitzt vermutlich die fünffache Masse Jupiters. Das System HR 8799 liegt etwa 130 Lichtjahre entfernt im Sternbild des fliegenden Pferdes (Pegasus). Weiterhin wird erforscht, ob irgendwelche bekannten oder potenziellen Planeten – oder Monde dieser Planeten – im Sternsystem HR 8799 Leben beherbergen könnten.

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Cancri 55 e: Klimamuster auf einer Lavawelt

Illustrationscredit: NASA, JPL-Caltech, Weltraumteleskop Spitzer, Robert Hurt (Spitzer, Caltech)

Beschreibung: Warum sollte man die Supererde Cancri 55 e besuchen? Ihr extrem heißes Klima wäre abschreckend, da der Morgen auf dieser Welt frische Lavaflüsse bringen kann. Der 2004 entdeckte Planet Cancri 55 e besitzt den doppelten Durchmesser unserer Erde und etwa 10 Erdmassen. Der Planet umkreist seinen 40 Lichtjahre entfernten sonnenähnlichen Stern in viel geringerer Entfernung als Merkur die Sonne – so nahe, dass gebunden rotiert, das bedeutet, dass immer die gleiche Seite zu dem Objekt weist, das er umrundet – wie unser Mond beim Umrunden der Erde. Astronomen maßen kürzlich die Temperaturänderungen auf diesem Exoplaneten anhand von Infrarotbeobachtungen mit dem Weltraumteleskop Spitzer. Auf Basis dieser Beobachtungen schuf ein Künstler dieses Video mit der begründeten Vermutung, wie ein Umlauf von Cancri 55 e aussehen könnte. Dargestellt ist die volle Phase, wo der Planet zur Gänze beleuchtet ist, sowie die neue (dunkle) Phase, bei der er nahe der Sichtlinie zur Erde vorbeizieht. Die anschaulichen roten Bänder auf Cancri 55 e deuten Lavaströme an, die auf dem Planeten fließen könnten. Eine aktuelle Dichtebestimmung für 55 Cancri e zeigt, dass dieser Exoplanet nicht vorwiegend aus Sauerstoff besteht, wie die inneren Planeten in unserem Sonnensystem, sondern eher aus Kohlenstoff. Daher lohnt es sich vielleicht, Cancri 55 e zu besuchen, um seinen Kern zu erforschen, da der große innere Druck dieses Planeten ausreichen würde, um den dort gefundenen Kohlenstoff in einen riesigen Diamanten zu verwandeln.

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Gefährlicher Sonnenaufgang auf Gliese 876d

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Illustrationscredit und Bildrechte: Inga Nielsen (Hamburg Obs., Gate to Nowhere)

Beschreibung: Auf dem Planeten Gliese 876d könnte ein Sonnenaufgang gefährlich sein. Obwohl niemand die Bedingungen auf diesem weit innen liegenden Planeten, der den veränderlichen Roten Zwergstern Gliese 876 umkreist, tatsächlich kennt, vermittelt die obige künstlerische Darstellung einen Eindruck, wie sie sein könnten. Mit seinem Orbit, der kleiner ist als die Merkurbahn, und der mehrfachen Masse der Erde könnte Gliese 876d so langsam rotieren, dass es beträchtliche Unterschiede zwischen Nacht und Tag gibt. Gliese 876d wird oben mit starkem Vulkanismus dargestellt, eventuell ausgelöst durch Gezeiten, die den Planeten durchwalken und innen aufheizen, tagsüber womöglich mit stärkeren Schwankungen. Der aufgehende Rote Zwergstern weist die zu erwartende stellare Magnetfeldaktivität auf sowie dramatische, mächtige Protuberanzen. Am Himmel darüber wird die dünne Atmosphäre eines hypothetischen Mondes vom Sternwind des Roten Zwerges weggeblasen. Gliese 876d regt die Phantasie an – unter anderem, weil er einer der wenigen extrasolaren Planeten ist, die sich unseres Wissens in oder nahe der habitablen Zone ihrer Ursprungssterne befinden.

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Zarminas Welt

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Illustrationscredit und Bildrechte: Lynette Cook

Beschreibung: Der rote Zwergstern Gliese 581, an die 20 Lichtjahre entfernt im Sternbild Waage, wurde in den letzten Jahren von Astronomen genau untersucht. Erdgebundene Teleskope hatten Anzeichen für mehrere Planeten beobachtet, welche die kühle Sonne umkreisen, mit mindestens zweien davon nahe an der habitablen Zone des Systems – jener Region, in der auf der Oberfläche eines erdähnlichen Planeten flüssiges Wasser vorkommen kann. Nun gab ein Team, geführt von Steven Vogt (UCO Lick) und Paul Butler (DTM Carnagie Inst.), die Beobachtung eines weiteren Planeten mitten in der habitablen Zone des Systems bekannt. Ihre Arbeit, die auf Beobachtungsdaten von 11 Jahren beruht, ist ein klarer Fall für den ersten möglicherweise bewohnbaren Planeten, der bei einem nahe gelegenen Stern gefunden wurde. Der Planet, der auf dieser Illustration einer Künstlerin des inneren Teils des exoplanetaren Systems zu sehen ist, wird als Gliese 581g bezeichnet, doch Vogts persönlicher Name ist Zarminas Welt, nach seiner Frau. Die Auswertung der Daten ergibt einen Planeten, der eine Umlaufzeit von 37 Tagen, einen Bahnradius von nur 0,15 AE und eine Masse von 3,1 Erdmassen besitzt. Die Modellabschätzungen ergeben weiters einen Planetenradius von 1,5 Erdradien sowie eine etwa 1,1- bis 1,7-fache Oberflächengravitation der Erde. Der Fund eines habitablen Planeten, der so nahe bei der Erde liegt, lässt den Schluss zu, dass es noch viele weitere davon in unserer Galaxis, der Milchstraße, gibt.

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Gefährlicher Sonnenaufgang auf Gliese 876d

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Illustration und Bildrechte: Inga Nielsen (Hamburger Sternwarte, Gate to Nowhere)

Beschreibung: Auf dem Planeten Gliese 876d könnten Sonnenaufgänge gefährlich sein. Obwohl niemand weiß, wie die Bedingungen auf diesem Planeten, der den veränderlichen Roten Zwerg Gliese 876 in einem niedrigen Orbit umkreist, tatsächlich sind, vermittelt die künstlerische Darstellung oben einen ungefähren Eindruck. Mit einem Orbit innerhalb der Merkurbahn und einer Masse, die das mehrfache jener der Erde beträgt, könnte Gliese 876d so langsam rotieren, dass die Unterschiede zwischen Tag und Nacht dramatisch sind. Gliese 876d wird hier mit aktivem Vulkanismus dargestellt, der durch Gezeitenkräften hervorgerufen werden könnte, die den Planeten durchwalken und innerlich aufheizen, und der möglicherweise tagsüber verstärkt auftritt. Der aufgehende Rote Zwergstern zeigt erwartete stellare magnetische Aktivität, wodurch dramatische und gewaltige Sonnenfackeln auftreten. Am oben dargestellten Himmel wird die dünne Atmosphäre eines hypothetischen Mondes von den Sternwinden des Roten Zwerges weggeblasen. Gliese 876d regt die Phantasie an, weil er  einer der wenigen bekannten extrasolaren Planeten ist, die nahe an der habitablen Zone ihrer Heimatsterne liegen.

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