Nur 83 Lichtjahre von der Erde entfernt haben Astronominnen und Astronomen einen neuen Gesteinsplaneten entdeckt. Die Welt mit der Bezeichnung TOI-1080 b ist nur etwas größer als unser Heimatplanet und umrundet ihren Stern in weniger als vier Tagen. Gefunden wurde sie mit dem NASA-Weltraumteleskop TESS, das systematisch nach Planeten in der kosmischen Nachbarschaft sucht.
Der Planet gehört zur Klasse der Supererden – felsige Welten mit größerem Radius als die Erde, aber deutlich kleiner als Gasriesen. Erste Messungen deuten darauf hin, dass TOI-1080 b eine feste Oberfläche besitzen könnte. Besonders interessant für Forschende: Das System liegt vergleichsweise nah und könnte sich deshalb für zukünftige Atmosphärenmessungen eignen.
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Ein Planet nur wenig größer als die Erde
TOI-1080 b wurde im Rahmen der TESS-Mission (Transiting Exoplanet Survey Satellite) der NASA entdeckt. Das Weltraumteleskop sucht systematisch nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, indem es periodische Helligkeitsänderungen von Sternen misst.
Zeigt sich in der sogenannten Lichtkurve eines Sterns eine regelmäßige Abschwächung, deutet das häufig darauf hin, dass ein Planet vor dem Stern vorbeizieht und einen kleinen Teil des Sternlichts blockiert. Dieses Verfahren wird Transitmethode genannt und gehört heute zu den wichtigsten Techniken der Exoplanetenforschung.
Beim Stern TOI-1080 registrierten Forschende genau ein solches Transitsignal. Die Analyse zeigte, dass der Planet einen Radius von etwa 1,20 Erdradien besitzt. Damit ist er nur rund 20 % größer als die Erde.
Da das Verhältnis von Radius und Masse bei Gesteinsplaneten relativ gut bekannt ist, lässt sich daraus auch eine Masse abschätzen. Die Studie kommt auf etwa 1,75 Erdmassen. Allerdings handelt es sich dabei nicht um eine direkte Messung, sondern um eine modellbasierte Abschätzung.
Messungen der Radialgeschwindigkeit erlauben derzeit nur eine Obergrenze von etwa 10,7 Erdmassen. Das deutet jedoch stark darauf hin, dass es sich tatsächlich um einen relativ kompakten, felsigen Planeten handelt.
Umlaufbahn extrem nah am Stern
Der Planet bewegt sich auf einer sehr engen Umlaufbahn um seinen Stern. Der Abstand beträgt nur etwa 0,027 Astronomische Einheiten (AU). Zum Vergleich: Die Erde befindet sich im Mittel 1 AU von der Sonne entfernt.
Trotz dieser Nähe benötigt der Planet fast vier Tage für einen Umlauf. Diese kurze Umlaufzeit ist typisch für Planeten um sogenannte M-Zwerge, also kleine und relativ kühle Sterne.
Aus den Bahndaten ergibt sich eine Orbitalgeschwindigkeit von rund 140 km/s – deutlich schneller als die Erde, die mit etwa 30 km/s um die Sonne kreist.
Moderat temperiert, aber nicht bewohnbar
Auf den ersten Blick scheint ein Planet mit nur vier Tagen Umlaufzeit extrem heiß zu sein. Dennoch ergibt sich für TOI-1080 b eine Gleichgewichtstemperatur von etwa 368 Kelvin, also ungefähr 95 °C.
Der Grund dafür liegt im Stern selbst. TOI-1080 ist ein sogenannter roter Zwergstern. Diese Sterne sind deutlich kleiner und kühler als unsere Sonne. Dadurch strahlen sie wesentlich weniger Energie ab.
Der Stern besitzt:
- etwa 0,17 Sonnenmassen
- rund 0,20 Sonnenradien
- eine Oberflächentemperatur von etwa 3.065 Kelvin
Damit ist er wesentlich kompakter und lichtschwächer als die Sonne. Obwohl der Planet sehr nah an seinem Stern kreist, erreicht er deshalb nur eine vergleichsweise moderate Gleichgewichtstemperatur.
Die Studie beschreibt TOI-1080 b deshalb als „temperate rocky planet“. Damit ist jedoch nicht die klassische bewohnbare Zone gemeint. Der Begriff bezeichnet in diesem Fall lediglich eine Temperaturregion unterhalb von etwa 400 Kelvin, in der Atmosphärenmessungen technisch einfacher möglich sind. Ob der Planet tatsächlich eine Atmosphäre besitzt, ist derzeit völlig offen.
Ein ideales Ziel für Atmosphärenforschung
Gerade diese moderaten Temperaturen machen den Planeten aus wissenschaftlicher Sicht interessant. Die Forschenden betonen in ihrer Studie, dass TOI-1080 b ein besonders vielversprechendes Ziel für zukünftige Atmosphärenmessungen sein könnte.
Wenn ein Planet während eines Transits vor seinem Stern vorbeizieht, durchdringt ein Teil des Sternlichts seine Atmosphäre. Dieses Licht trägt spektrale Informationen über mögliche Gase. Moderne Instrumente können solche Signaturen messen.
Besonders geeignet für diese Methode sind Planeten,
- die relativ nahe an der Erde liegen,
- einen kleinen Stern umkreisen,
- und regelmäßig Transits zeigen.
TOI-1080 erfüllt alle drei Kriterien.
In entsprechenden Prioritätsbewertungen schneidet der Planet sogar besser ab als mehrere Exoplaneten, die derzeit im „Rocky Worlds“-Beobachtungsprogramm des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) untersucht werden.
Das bedeutet jedoch nicht automatisch, dass eine Atmosphäre nachweisbar sein wird. Selbst wenn eine existiert, könnte sie sehr dünn sein oder durch Sternstrahlung bereits verloren gegangen sein.
Atmosphäre bleibt vorerst ein Rätsel
Welche Bedingungen tatsächlich auf der Oberfläche des Planeten herrschen, ist noch völlig unklar. Modelle lassen verschiedene Szenarien zu.
Möglich wäre etwa:
- eine CO₂-dominierte Atmosphäre
- eine dünne Restatmosphäre
- oder auch eine vollständig atmosphärenlose Oberfläche
Bei vielen Planeten um rote Zwergsterne ist die atmosphärische Entwicklung komplex. Junge M-Zwerge können sehr aktive Sternphasen durchlaufen und starke Strahlung ausstoßen. Diese kann im Laufe der Zeit Atmosphären teilweise oder vollständig abtragen.
Gleichzeitig besitzen einige dieser Sterne extrem lange Lebenszeiten. Viele von ihnen existieren bereits seit mehr als fünf Milliarden Jahren – deutlich länger als die Sonne in ihrem bisherigen Lebenszyklus.
Auch TOI-1080 dürfte ein vergleichsweise alter Stern sein. Schätzungen gehen von mindestens fünf bis sieben Milliarden Jahren aus. Damit hatte das Planetensystem genügend Zeit, sich dynamisch zu stabilisieren.
Massemessung bleibt schwierig
Trotz der relativ guten Datenlage gibt es noch große Unsicherheiten. Besonders schwierig ist derzeit die direkte Messung der Planetenmasse. Dafür wird normalerweise die Radialgeschwindigkeitsmethode verwendet. Sie misst winzige Bewegungen eines Sterns, die durch die Gravitation eines umlaufenden Planeten entstehen.
Beim System TOI-1080 ist dieses Signal jedoch extrem schwach. Die erwartete Geschwindigkeit liegt nur bei etwa 2 bis 3 m/s. Aktuelle Messungen erreichen eine Präzision von etwa 7 m/s. Um die Masse präzise zu bestimmen, wären deshalb sehr lange Beobachtungszeiten erforderlich – möglicherweise über hundert Stunden Teleskopzeit.
