Sternstunden des Universums

Dopplermethode, mit der bisher die meisten Exoplaneten entdeckt wurden. Kommt der Stern bei seiner Rotation um den gemeinsamen Schwerpunkt auf den Beobachter zu, so wird sein Licht zu kürzeren Wellenlängen verschoben. Entfernt er sich, erfährt das Licht eine Verschiebung zu längeren Wellenlängen.
    Hat der Stern nur einen Planeten, so bestimmt allein dessen Gravitationskraft die Bewegung des Sterns um den gemeinsamen Schwerpunkt und damit die Größe der Radialgeschwindigkeit. Bei mehreren Planeten ist es die aus den Gravitationskräften der einzelnen Planeten resultierende Kraft. Diese ist jedoch nicht konstant, sondern ändert sich in Größe und Richtung, während die Planeten ihre Bahnen entlanglaufen. Im Ergebnis kann das zu einem sehr komplexen Verlauf der Radialgeschwindigkeit führen. Umgekehrt: Aus einem derart verwirrenden »Muster« auf die Anzahl der beteiligten Planeten, auf deren Massen und Bahnparameter zu schließen, ist schwierig.
    Für ihre Suche nach Planeten bei Gliese 581 verwendeten Vogt und Butler 241 Radialgeschwindigkeitsdaten von zwei Messkampagnen. 122 Werte hatte man mit dem am Keck-Teleskop auf Hawaii montierten HIRES-Spektrometer (High Resolution Echelle Spectrometer) gewonnen, 119 mit dem HARPS-Instrument (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) des 3,6-Meter-Teleskops der Europäischen Südsternwarte (ESO) auf dem Berg La Silla in Chile. Die HIRES-Daten decken einen Beobachtungszeitraum von elf, die HARPS-Daten einen von vier Jahren ab (Abb. 36).
    Neben Signalen, die von den vier bereits bekannten Planeten Gliese 581b, -c, -d und -e stammten, lieferte die Datenanalyse auch schwache Signale, die nach Ansicht der Forscher auf zwei bisher noch nicht entdeckte Planeten zurückgehen müssten. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um »künstliche«, von Datenfehlern erzeugte Signale handelt beziehungsweise dass die Beobachtungsdaten die Planeten nur vorspiegeln oder dass man einem Störsignal vertraut hat, bezifferten die Astronomen mit 0,002 Promille. Letztlich waren sich Vogt und Butler sicher, zwei weitere Planeten des Sterns Gliese 581, Gliese 581f und Gliese 581g, gefunden zu haben.

    Abb. 36: Datenblatt mit 119 Messwerten der Radialgeschwindigkeit des Sterns Gliese 581. Die Daten wurden mit dem am 3,6-Meter-Teleskop der ESO montierten HARPS-Instrument gewonnen.
    Als Vogt und Butler ihre Entdeckung bekannt gaben, geriet der Planet Gliese 581g sofort in den Fokus des öffentlichen Interesses. Die von den Astronomen errechneten Daten weisen Gliese 581g als terrestrischen Planeten mit einer vermutlich festen Oberfläche aus, der auch eine Atmosphäre halten könnte:
Masse
3 bis 4 Erdmassen
Radius
1,3 bis 1,5 Erdradien
Umlaufperiode
37 Tage (Erde: 365,26 Tage)
Große Bahnhalbachse
0,14601 AE (= 21 843 096 km)
Exzentrizität der Umlaufbahn
0 (Erde: 0,0167)
Gravitationsbeschleunigung
1,1 bis 1,7 g (Erde: 1 g)
    Aufgrund der im Vergleich zur Erde größeren Gravitationsbeschleunigung wäre seine Atmosphäre wohl etwas dichter als die irdische.
    Auf einen Nenner gebracht: Hinsichtlich Masse, Größe und Beschaffenheit besteht Gliese 581g den Vergleich mit unserer Erde. Das Prädikat »Supererde«, um nochmals diesen Begriff zu strapazieren, steht diesem Planeten daher »gut zu Gesicht«. Doch das reicht nicht, um als bewohnbarer, lebensfreundlicher Planet, als »Zweite Erde« gelten zu können. Da müssen noch andere Bedingungen erfüllt sein (Abb. 37).

    Abb. 37: Illustration des – bislang unbestätigten – Planten Gliese 581g, der den Roten Zwergstern Gliese 581 in einer Entfernung von etwas mehr als einem Zehntel der Entfernung Erde – Sonne in 37 Tagen umkreist.
    Für das Leben, zumindest was die uns bekannten Formen betrifft, ist die Existenz von Wasser eine Grundvoraussetzung. Bei der Entwicklung von Leben im Wasser dient es als Schutzschild gegen die zerstörende UV-Strahlung des Sterns, dann als Lösungs- und Transportmedium für die Bausteine des Lebens, und nicht zuletzt ist Wasser ein unverzichtbarer Bestandteil der Photosynthese. Da nur Wasser in flüssigem Aggregatzustand diese Aufgaben erfüllen kann, ist die auf einem Planeten herrschende Temperatur ein entscheidender Parameter. Je leuchtkräftiger der Stern und je geringer die Entfernung Stern – Planet, desto größer ist die lokale Bestrahlungsstärke. Innerhalb eines ringförmigen Bereichs um den Stern, der sogenannten habitablen Zone, ist die Bestrahlungsstärke gerade so groß, dass sich auf dem Planeten eine