Verborgener erdgroßer Planet in bewohnbarer Zone in früheren NASA-Kepler-Daten gefunden

Ein Team von Wissenschaftlern hat mit Hilfe neu analysierter Daten des Kepler-Weltraumteleskops der NASA einen erdgroßen Exoplaneten entdeckt, der die habitable Zone seines Sterns umkreist - das ist das Gebiet um einen Stern, in dem ein felsiger Planet flüssiges Wasser haben könnte.

Wissenschaftler entdeckten den Planeten mit dem Namen Kepler-1649c, als sie alte Beobachtungen von Kepler durchsahen, welches 2018 stillgelegt wurde. Während frühere Recherchen mit einem Computeralgorithmus ihn falsch identifizierten, warfen Forscher, die die Kepler-Daten durchsahen, einen zweiten Blick darauf und erkannten es als Planeten. Von allen Exoplaneten, die Kepler gefunden hat, ist diese Welt - 300 Lichtjahre von der Erde entfernt - der Erde in Größe und geschätzter Temperatur am ähnlichsten.

Diese neu entdeckte Welt ist nur 1,06 Mal größer als unser eigener Planet. Auch die Menge an Sternenlicht, die sie von ihrem Wirtsstern empfängt, beträgt 75 % der Lichtmenge, die die Erde von unserer Sonne empfängt - was bedeutet, dass die Temperatur des Exoplaneten möglicherweise ebenfalls ähnlich hoch ist wie die unseres Planeten. Aber im Gegensatz zur Erde umkreist er einen Roten Zwerg. Obwohl es in diesem System noch nicht beobachtet wurde, ist dieser Sternentyp für stellare Ausbrüche bekannt, die die Umgebung eines Planeten zu einer Herausforderung für jedes potenzielle Leben machen können.

"Diese faszinierende, weit entfernte Welt gibt uns noch größere Hoffnung, dass eine zweite Erde zwischen den Sternen liegt und darauf wartet, gefunden zu werden", sagte Thomas Zurbuchen, stellvertretender Verwalter des Direktorats für Wissenschaftsmissionen der NASA in Washington. "Die Daten, die bei Missionen wie Kepler und unserem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) gesammelt werden, werden weiterhin erstaunliche Entdeckungen liefern, während die Wissenschaftsgemeinschaft Jahr für Jahr ihre Fähigkeiten verfeinert, nach vielversprechenden Planeten zu suchen".

Es gibt noch viel Unbekanntes über Kepler-1649c, einschließlich seiner Atmosphäre, die die Temperatur des Planeten beeinflussen könnte. Die derzeitigen Berechnungen der Größe des Planeten weisen erhebliche Fehlergrenzen auf, ebenso wie alle Werte in der Astronomie bei der Untersuchung so weit entfernter Objekte. Aber nach dem, was bekannt ist, ist Kepler-1649c besonders für Wissenschaftler interessant, die nach Welten mit potenziell bewohnbaren Bedingungen suchen.

Es gibt andere Exoplaneten, die Schätzungen zufolge der Größe nach näher an der Erdgröße liegen. Es gibt jedoch keinen anderen Exoplaneten, der in diesen beiden Werten als näher an der Erde liegend betrachtet wird und der ebenfalls in der bewohnbaren Zone seines Systems liegt.

"Von all den falsch gekennzeichneten Planeten, die wir gefunden haben, ist dieser besonders aufregend - nicht nur, weil er in der bewohnbaren Zone liegt und Erdgröße hat, sondern auch wegen seiner möglichen Wechselwirkung mit einem Nachbarplaneten", so Andrew Vanderburg, Forscher an der University of Texas in Austin und Erstautor der heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Arbeit. "Hätten wir uns die Arbeit des Algorithmus nicht von Hand angesehen, hätten wir ihn verpasst".

Kepler-1649c umkreist seinen kleinen roten Zwergstern so dicht, dass ein Jahr auf Kepler-1649c nur 19,5 Erdentagen entspricht. Das System verfügt über einen weiteren Gesteinsplaneten von etwa derselben Größe, aber er umkreist den Stern in etwa der halben Entfernung von Kepler-1649c, ähnlich wie die Venus unsere Sonne in etwa der halben Entfernung der Erde umkreist. Rote Zwergsterne gehören zu den häufigsten in der Galaxie, was bedeutet, dass Planeten wie dieser häufiger vorkommen könnten, als wir bisher dachten.

Auf der Suche nach falschen Positiven

Zuvor hatten Wissenschaftler der Kepler-Mission einen Algorithmus namens Robovetter entwickelt, der dabei helfen sollte, die gewaltigen Datenmengen des Kepler-Raumschiffs zu sortieren, das vom Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley verwaltet wird. Kepler suchte mit der Transitmethode nach Planeten, starrte Sterne an und suchte nach Helligkeitseinbrüchen, während die Planeten vor ihren Wirtssternen vorbeiflogen.

Meistens sind diese Einbrüche auf andere Phänomene als Planeten zurückzuführen - von natürlichen Helligkeitsänderungen eines Sterns bis hin zu anderen vorbeiziehenden kosmischen Objekten - und lassen es so aussehen, als ob ein Planet da ist, wenn er nicht da ist. Robovetters Aufgabe war es, die 12% der Einbrüche, die echte Planeten waren, zu unterscheiden. Die Signaturen, die Robovetter als von anderen Quellen stammend feststellte, wurden als "falsch positiv" bezeichnet, die Bezeichnung für ein fälschlicherweise als positiv eingestuftes Testergebnis.

Bei einer enormen Anzahl von heiklen Signalen wussten die Astronomen, dass der Algorithmus Fehler machen würde und doppelt überprüft werden müsste - eine perfekte Aufgabe für die Kepler-Arbeitsgruppe Falsch Positiv. Dieses Team überprüft die Arbeit von Robovetter und geht alle falsch-positiven Signale durch, um sicherzustellen, dass es sich wirklich um Fehler und nicht um Exoplaneten handelt, so dass weniger potenzielle Entdeckungen übersehen werden. Wie sich herausstellt, hatte Robovetter Kepler-1649c falsch etikettiert.

Sogar während Wissenschaftler daran arbeiten, Analyseprozesse weiter zu automatisieren, um aus einem gegebenen Datensatz so viel wie nur möglich an Erkenntnissen herauszuholen, zeigt diese Entdeckung den Wert der doppelten Überprüfung der automatisierten Arbeit. Selbst sechs Jahre, nachdem Kepler aufgehört hatte, Daten aus dem ursprünglichen Kepler-Feld zu sammeln - einem Fleckchen am Himmel, das er von 2009 bis 2013 betrachtete, bevor er sich an die Untersuchung vieler weiterer Regionen machte - brachte diese rigorose Analyse einen der einzigartigsten bisher entdeckten Erd-Analoge ans Tageslicht.

Ein möglicher dritter Planet

Kepler-1649c ist nicht nur eine der besten Übereinstimmungen mit der Erde in Bezug auf Größe und Energie, die sie von ihrem Stern erhält, sondern bietet auch einen völlig neuen Blick auf ihr Heimatsystem. Denn während der äußere Planet des Systems den Gaststern neunmal umkreist, umkreist der innere Planet es fast genau viermal. Die Tatsache, dass ihre Umlaufbahnen in einem so stabilen Verhältnis zueinander stehen, deutet darauf hin, dass das System selbst äußerst stabil ist und wahrscheinlich lange überleben wird.

Nahezu perfekte Periodenverhältnisse werden oft durch ein Phänomen verursacht, das als orbitale Resonanz bezeichnet wird, aber ein Verhältnis von neun zu vier ist unter den Planetensystemen relativ einzigartig. Normalerweise nehmen Resonanzen die Form von Verhältnissen wie zwei zu eins oder drei zu zwei an. Obwohl unbestätigt, könnte die Seltenheit dieses Verhältnisses auf das Vorhandensein eines mittleren Planeten hindeuten, mit dem sowohl der innere als auch der äußere Planet synchron umlaufen und ein Paar von drei zu zwei Resonanzen erzeugen.

Das Team suchte nach Beweisen für einen solch mysteriösen dritten Planeten, ohne Ergebnis. Das könnte jedoch daran liegen, dass der Planet zu klein ist, um wahrgenommen zu werden, oder an einer Bahnneigung, die es unmöglich macht, ihn mit der Keplerschen Transitmethode zu finden.

Wie dem auch sei, dieses System liefert ein weiteres Beispiel für einen erdgroßen Planeten in der bewohnbaren Zone eines Roten Zwergsterns. Diese kleinen und schwach leuchtenden Sterne setzen voraus, dass die Planeten extrem nahe an dieser Zone kreisen - nicht zu warm und nicht zu kalt - damit Leben, wie wir es kennen, möglicherweise existiert. Obwohl dieses einzelne Beispiel nur eines von vielen ist, mehren sich die Hinweise darauf, dass solche Planeten um Rote Zwerge herum häufig anzutreffen sind.

"Je mehr Daten wir erhalten, desto mehr Anzeichen sehen wir, die auf die Annahme hindeuten, dass potenziell bewohnbare und erdgroße Exoplaneten um diese Art von Sternen häufig vorkommen", sagte Vanderburg. "Mit Roten Zwergen, die fast überall in unserer Galaxie zu finden sind, und diesen kleinen, potenziell bewohnbaren und felsigen Planeten um sie herum besteht eine bessere Chance, dass einer von ihnen sich nicht allzu sehr von unserer Erde unterscheidet.

https://www.nasa.gov/press-release/earth-size-habitable-zone-planet-found-hidden-in-early-nasa-kepler-data