Was wir über „Proxima b“ wissen und was nicht – und wie Amateure helfen können

Nun ist es raus: Astronomen haben am La-Silla-Observatorium der ESO in Chile einen Planeten beim nächsten Stern am irdischen Himmel, Proxima Centauri, entdeckt. Auf einer Pressekonferenz im ESO-Hauptquartier wurden die Resultate nun präsentiert. Ich war dort und fasse hier zusammen, was wir über „Proxima b“ nun eigentlich wissen und was Spekulation ist – und wie Amateurastronomen womöglich bei der Erforschung des Planeten helfen können.

This infographic compares the orbit of the planet around Proxima Centauri (Proxima b) with the same region of the Solar System. Proxima Centauri is smaller and cooler than the Sun and the planet orbits much closer to its star than Mercury. As a result it lies well within the habitable zone, where liquid water can exist on the planet’s surface.
This infographic compares the orbit of the planet around Proxima Centauri (Proxima b) with the same region of the Solar System. Proxima Centauri is smaller and cooler than the Sun and the planet orbits much closer to its star than Mercury. As a result it lies well within the habitable zone, where liquid water can exist on the planet’s surface.

Gibt es den Planeten wirklich?

Eine berechtigte Frage, schließlich ging vor nicht allzu langer Zeit ein mit demselben Instrument auf La Silla entdeckter Planet um Alpha Centauri B „verloren“ – oder besser: er stellte sich als Messfehler heraus. Doch damals musste das vermeintliche Planetensignal mühsam aus den Daten herausextrahiert werden, erklärte Guillem Anglada-Escudé von der Queen Mary University in London und Hauptautor der in Nature veröffentlichten Arbeit. Dieses Mal dagegen war es einfach da: „Wir haben eher versucht, das Signal zu ‚killen’, es also durch alles mögliche zu erklären, nicht aber durch einen Planeten.“ Das sei gescheitert, und so bliebe eben ein Planet als einzig momentan denkbare Erklärung. Aber: „eine hundertprozentige Sicherheit gibt es nicht.“ Was noch fehle, sei eine unabhängige Bestätigung des 11,2-Tage-Signals von einem anderen Spektrografen.

Wie weit ist der Planet weg?

4,25 Lichtjahre, das sind rund 40 Billionen Kilometer. Das Licht, das uns heute von Proxima Centauri und seinem Planeten erreicht, wurde 2012 auf die Reise geschickt. Gäbe es dort eine Zivilisation mit guten Antennen, die an unserem Fernsehprogramm interessiert ist, wird sie in ein paar Wochen verfolgen können, wie Spanien gegen Italien Europameister wird.

Gibt es Fotos?

Nein. Die Existenz des Planeten wurde durch die präzise Beobachtung des Lichts seines Sterns abgeleitet (s. nächste Frage). Alle „Bilder“, die nun das Netz fluten, sind ausnahmslos künstlerische Phantasiedarstellungen. Wir haben keine Ahnung, wie Proxima b wirklich aussieht.

Proxima Centauri ist weit schwieriger auszumachen als A und B. Rechts ist übrigens das Südhimmel-Sternbild schlechthin zu sehen: Crux, das Kreuz des Südens. Bild: Jan Hattenbach (Weitwinkelaufnahme und Proxima-Inset), Jared Males, (A-B-Inset)
Proxima Centauri ist weit schwieriger auszumachen als A und B. Rechts ist übrigens das Südhimmel-Sternbild schlechthin zu sehen: Crux, das Kreuz des Südens. Bild: Jan Hattenbach (Weitwinkelaufnahme und Proxima-Inset), Jared Males, (A-B-Inset)

Wie wurde der Planet gefunden?

Mit der Radialgeschwindigkeitsmethode. Die funktioniert so: Während seines Umlaufs setzt der Planet seinen Stern in eine Taumelbewegung. Die äußert sich gemäß des Dopplereffekts des Lichts in einer periodischen Verschiebung des Sternlichts in den roten bzw. blauen Spektralbereich. In Geschwindigkeit übersetzt taumelt Proxima gerade einmal 1,4 Meter pro Sekunde vor und zurück – das entspricht der Geschwindigkeit eines Spaziergängers. Auch der erste Exoplanet bei einem sonnenähnlichen Stern wurde 1995 mit dieser Methode gefunden: 51 Pegasi (inzwischen offiziell Dimidium genannt) schüttelt seinen Stern aber immerhin auf 30 Kilometer pro Sekunde. Mit dem hochpräzisen Spektrografen am 3,6-Meter-Teleskop der ESO auf dem Berg La Silla in Chile können Astronomen sogar noch kleinere Bewegungen messen.

Was wissen wir eigentlich wirklich über Proxima b?

Seine Umlaufzeit (11,2 Tage), seinen Abstand zum Stern (7,5 Millionen Kilometer, etwa fünf Prozent des Abstand Erde-Sonne) und dass er in der „habitablen Zone“ seines Sterns kreist, also dem Bereich, in dem Wasser in flüssiger Form auf seiner Oberfläche existieren kann. Außerdem seine Mindestmasse (1,3 Erdmassen).

This plot shows how the motion of Proxima Centauri towards and away from Earth is changing with time over the first half of 2016. Sometimes Proxima Centauri is approaching Earth at about 5 kilometres per hour — normal human walking pace — and at times receding at the same speed. This regular pattern of changing radial velocities repeats with a period of 11.2 days. Careful analysis of the resulting tiny Doppler shifts showed that they indicated the presence of a planet with a mass at least 1.3 times that of the Earth, orbiting about 7 million kilometres from Proxima Centauri — only 5% of the Earth-Sun distance.
This plot shows how the motion of Proxima Centauri towards and away from Earth is changing with time over the first half of 2016. Sometimes Proxima Centauri is approaching Earth at about 5 kilometres per hour — normal human walking pace — and at times receding at the same speed. This regular pattern of changing radial velocities repeats with a period of 11.2 days. Careful analysis of the resulting tiny Doppler shifts showed that they indicated the presence of a planet with a mass at least 1.3 times that of the Earth, orbiting about 7 million kilometres from Proxima Centauri — only 5% of the Earth-Sun distance.

Was wissen wir nicht, bzw. was ist Spekulation?

Alles andere. Weder kennen wir seine tatsächliche Masse (sicher weiß man nur, dass er nicht leichter als 1,3 Erdmassen ist, auch wenn es wahrscheinlich ist, dass er nicht allzu viel schwerer ist) noch seine Größe und Zusammensetzung. Damit ist auch nicht sicher, ob er wirklich eine feste Oberfläche besitzt oder gar eine Atmosphäre. Ob er also wirklich „erdähnlich“ ist, bleibt vorerst pure Spekulation.

Warum kennen wir nur eine „Mindestmasse“?

Weil die aus der Radialgeschwindigkeit des Sterns abgeleitete Masse nur dann identisch mit der wahren Planetenmasse ist, wenn die Bahnneigung des Planeten Richtung Erde genau Null Grad beträgt, wir das System aus Stern und Planet also „von der Seite“ betrachten. Die Lage des Orbits im Raum ist aber unbekannt, also kann der Planet auch schwerer sein.

Was muss passieren, damit wir mehr erfahren?

Wenn der Planet zufälligerweise Transits vollführt, also aus Sicht der Erde direkt vor seinem Stern vorbei zieht, wäre das eine Riesensache: Dann könnten wir seine Größe direkt messen (sie skaliert mit dem Anteil des abgeschatteten Sternlichts) und wüssten auch seine Masse sehr genau (da wir dann die Lage seines Orbits kennen würden). Wir wüssten also seine Dichte und könnten sagen, ob er aus festem Material besteht oder nicht. Und wir könnten womöglich sogar Informationen über seine Atmosphäre ableiten, denn das Sternlicht würde während eines Transits durch eine eventuelle Lufthülle eine charakteristische Veränderung erfahren, die man messen kann.

On 24 August 2016 at 13:00 CEST, ESO hosted a press conference at its Headquarters in Garching, near Munich, Germany. Here the ESO Director General, Tim de Zeeuw, gives a speech.
On 24 August 2016 at 13:00 CEST, ESO hosted a press conference at its Headquarters in Garching, near Munich, Germany. Here the ESO Director General, Tim de Zeeuw, gives a speech.

Wie groß ist die Chance auf einen Transit?

Es gibt bislang keinen Hinweis darauf, dass der Planet einen Transit durchführt, es wäre purer Zufall. Die statistische Chance wird mit 1,5% angegeben. Das ist wenig, denn die Lage des Orbits, ist eben völlig unbekannt. Anglada-Escudé meinte aber, dass sie aus Gründen wahrscheinlich größer ist und bei 10 oder 20% liegen könnte. Das herauszufinden wird eine der Hauptaufgaben bei der weiteren Untersuchung des Planeten sein.

Können Amateure irgendetwas zur Forschung an Proxima b beitragen?

Die erstaunliche Antwort – Ja! Wie mir Anglada-Escudé in einem Gespräch nach der Pressekonferenz mitteilte, läge das abgeschattete Sternlicht bei einem möglichen Transit bei etwa einem Prozent, das könnten gut ausgestattete und erfahrene Amateurastronomen schon mit Teleskopen ab 20 Zentimeter Öffnung nachweisen. Die Schwierigkeit bestehe eher darin, ein mögliches Transitsignal von anderen Einflüssen zu unterscheiden, vor allem von der Sternaktivität. Gerade bei diesem Thema baut Anglada-Escudé auf die Mitarbeit von Amateuren, denn Profis steht meist nicht die nötige Beobachtungszeit zur Verfügung. Im Rahmen der Pale Red Dot-Kampagne habe man täglich nur 20 Minuten Photometriedaten aufzeichnen können, zu wenig, um einen Transit nachweisen zu können. Sehen kann man Proxima Centauri aber nur von der Südhalbkugel und bis etwa 29° Nord, in Mitteleuropa leider nicht. Proxima ist zudem ziemlich lichtschwach, seine scheinbare Helligkeit beträgt nur 11,1mag.

Und wenn es keine Transits gibt?

Dann erfahren wir vermutlich erst dann neues, wenn zukünftige Teleskope und Instrumente in der Lage sind, vom Planeten reflektiertes Licht direkt zu untersuchen. Ich schätze, dass das gegen Ende des kommenden Jahrzehnts der Fall sein wird.

Kann denn auf Proxima b Leben existieren?

Wenn Proxima b ein Planet mit fester Oberfläche ist, wenn er eine Atmosphäre hat und wenn diese der Lufthülle der Erde in Zusammensetzung und Druck ähnelt, wenn Wasser vorhanden ist und wenn dieses Wasser in flüssiger Form auf seiner Oberfläche vorkommt, und das für längere Zeit, wenn die Strahlung des nahen Sterns (der 400 Mal mehr Röntgenstrahlung auf ihn prasseln lässt als die Sonne auf die Erde) durch ein Magnetfeld und eine dichte Atmosphäre genügend abgeschirmt wird, dann könnte es vielleicht biologisches Leben auf ihm geben. Das sind viele „Wenn“…

Gibt es eventuell noch mehr Planeten bei Proxima Centauri?

Möglich, und auch wahrscheinlich, weil man davon ausgeht, dass dort, wo ein Planet ist, auch weitere sind. Bislang weiss man aber nur von Proxima b. Die Daten enthalten aber auch Hinweise auf einen weiteren Planeten mit längerer Umlaufzeit, hieß es. Ob es sich dabei wirklich um einen weiteren Planeten handelt, werden erst Nachuntersuchungen zeigen.

Werden wir eine Sonde zu Proxima b schicken oder vielleicht selbst dort hinfliegen?

„Wir“ nicht. Sorry. Eine interstellare Raumsonde, wie etwa die Voyagersonden der späten 1970er Jahre, wäre rund 80000 Jahre bis zu Proxima unterwegs. Kein heute lebender Mensch wird also Bilder von „vor Ort“ zu Gesicht bekommen. Was zukünftige Generationen angeht – wer weiß? Sofern es unsere Zivilisation schafft, sich nicht selbst zu Grunde zu richten, hat sie eine Chance dazu. Auf der Pressekonferenz war auch der ehemalige NASA-Mann Pete Worden von der Breakthrough Initiative anwesend, einer privaten Initiative, die interstellare Nanosonden schon innerhalb dieses Jahrhunderts auf den Weg bringen will und das alles viel schneller als bislang möglich. Wie realistisch das ist? Ich bin skeptisch und widme eventuell bald mal einen Blogartikel diesem Thema.

Wird Proxima b immer der sonnennächste Planet außerhalb unseres Sonnensystems bleiben?

Nicht unbedingt. Es besteht die Möglichkeit, Proxima nicht der sonnennächste Stern ist – noch unentdeckte weil extrem lichtschwache Braune Zwergsterne können näher sein. Wenn die auch Planeten haben, wäre Proxima b seinen Rekord eines Tages wieder los.

Primärquelle gefällig? Hier kann man das Original-Paper herunterladen (pdf).

2 thoughts on “Was wir über „Proxima b“ wissen und was nicht – und wie Amateure helfen können

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