Gibt es doch viele erdähnliche Planeten?

Nach einer Studie, die auf Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops basiert, werden mindestens 20 Prozent, vielleicht aber auch über 60 Prozent der sonnenähnlichen Sterne von erdähnlichen Planeten umlaufen.

Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: NASA.

Mit dem Spitzer-Weltraumteleskop untersuchten der Astronom Michael Meyer und seine Kollegen von der University of Arizona die Entstehung von Gesteinsplaneten um sonnenähnliche Sterne. Dadurch wollten sie sowohl herausfinden, wie oft Planetensysteme, die ähnlich wie unseres Gesteinsplaneten beherbergen, vorkommen als auch die Beobachtungen mit den Theorien, wie unser Sonnensystem entstanden ist, vergleichen.
In der Studie wurden Sterne beobachtet, deren Massen im Bereich unserer Sonne liegen und die in sechs verschiedene, vom Alter abhängige Gruppen eingeteilt wurden. Doch direkt lassen sich terrestrische Planeten kaum aufspüren. Also greifen die Astronomen zu einem anderen Mittel: In einem entstehenden Planetensystem kollidieren ständig Gesteinsbrocken. Dabei entsteht Staub, der Strahlung im Infrarotbereich emittiert: Dieser kann vom Spitzer-Teleskop beobachtet werden. Heißer Staub verursacht die kürzesten Wellenlängen, ungefähr 3,6 bis 8 Mikrometer, während die Wellenlängen von kühlem Staub zwischen 70 und 160 Mikrometern liegen. Zwischen diesen Werten liegt warmer Staub, der Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 24 Mikrometern aussendet. Solchen Staub vermuten die Forscher in Umlaufbahnen mit einem Radius zwischen dem Erdbahnradius und dem der Jupiterbahn.
„Wir fanden heraus, dass in jeder der vier jüngsten Altersgruppen ungefähr 10 bis 20 Prozent der Sterne eine 24 Mikrometer-Emission durch Staub zeigen. Aber wir sehen nicht so oft Staub um Sterne älter als 300 Millionen Jahre. Die Häufigkeit geht dort zurück“, erklärte Meyer. „Das ist vergleichbar mit der vermuteten Zeitspanne der Entstehung unseres eigenen Sonnensystems. Theoretische Modelle und Daten von Meteoriten lassen darauf schließen, dass sich die Erde innerhalb von 10 bis 50 Millionen Jahren durch Kollisionen zwischen kleineren Körpern gebildet hat.“ Auch eine anderen Studie, durchgeführt von Thayne Currie und Scott Kenyon vom Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, kommt zu einem ähnlichen Ergebnis.

Scott Kenyon und Ben Bromley von der University of Utah, Salt Lake City, haben ein theoretisches Modell zur Planetenentstehung entwickelt, das vorhersagt, dass durch kleine Gesteinskörper, die bei diesem Prozess kollidieren und verschmelzen, Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 24 Mikrometern emittieren – genau das, was von Meyers Team beobachtet wurde.

Doch die Frage, um wie viel Prozent der sonnenähnlichen Sterne erdähnliche Planeten kreisen, ist damit noch nicht eindeutig geklärt. Man kann die Daten nämlich auf zwei Arten interpretieren: Um 20 Prozent der Sterne, die zwischen drei und zehn Millionen Jahre alt sich, wurde Staub gefunden. Also könnte es sein, dass in dieser Zeit die Kollisionen stattfinden und der Staub, der die 10 bis 30 Millionen Jahre alten Sterne umkreist, noch von diesen Kollisionen stammt. Dann würde um jeden fünften sonnenähnlichen Stern ein Planetensystem entstehen.

Es wäre aber auch möglich, dass bei größeren, massiveren Akkretionsscheiben die Planetenentstehung schneller abläuft als bei kleineren Scheiben. In solchen Scheiben beginnt der Kollisionsprozess früh und verläuft heftig aber kurz, während in kleineren Scheiben diese Phase später beginnt und nicht so stark ausfällt, weil es weniger Körper gibt, die zusammenstoßen können. Wenn das stimmt, kommt man auf einen Anteil der Sterne mit Planetensystemen von bis zu 62 Prozent. Der tatsächliche Anteil liegt aber wahrscheinlich irgendwo zwischen beiden Werten.