Bern – Vor rund zwei Jahren entdeckten Astronomen um Michaël Gillon von der belgischen Universität Lüttich gleich drei etwa erdgroße Exoplaneten um den ultrakühlen Zwergstern Trappist-1. Die drei Welten in 40 Lichtjahren Distanz gelten aufgrund ihrer Entfernung zu ihrem Zentralgestirn als besonders vielversprechende Kandidaten bei der Suche nach möglichem Leben im All. 2017 wurden in dem System vier weitere Exoplaneten erspäht, und auch diese verfügen über Eigenschaften, die auf lebensfreundliche Bedingungen schließen lassen.

Möglicher Hort des Lebens

Seither haben internationale Forscher die spannenden Exoplaneten mithilfe des TRAPPIST-Süd-Teleskops am La-Silla-Observatorium, der SPECULOOS-Anlage am Paranal-Observatorium (beide ESO) sowie den Weltraumteleskopen Spitzer und Hubble näher unter die Lupe genommen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse wurden nun in vier Einzelstudien in den Fachjournalen "Astronomy & Astrophysics" und "Nature Astronomy" präsentiert. Sie alle untermauern die bisherigen Vermutungen: Das Trappist-1-System könnte theoretisch tatsächlich ein Hort des Lebens sein. Das Team um Simon Grimm von der Universität Bern hat dabei hochkomplexe Computermodellierungsmethoden auf die gesammelten Daten angewandt und die Dichte der Planeten mit einer viel höheren Genauigkeit bestimmt als zuvor.

"Die Trappist-1-Planeten sind so dicht beieinander, dass sie sich gegenseitig gravitativ stören, wodurch sich die Zeiten, zu denen sie vor dem Stern vorbeiziehen, leicht verschieben", erklärt Grimm. "Mit einem Computermodell simulieren wir die Umlaufbahnen der Planeten, bis die berechneten Transitzeiten mit den beobachteten Werten übereinstimmen. Daraus ergeben sich dann im Umkehrschluss die Planetenmassen."

250 Mal mehr Wasser als die Erde

Die Messungen der Dichten in Kombination mit Modellen der Zusammensetzung der Planeten deuten darauf hin, dass die sieben Trappist-1-Planeten keine trockenen Gesteinswelten sind. Sie scheinen vielmehr beträchtliche Mengen an flüchtigem Material zu enthalten, wahrscheinlich Wasser, das in manchen Fällen bis zu fünf Prozent der Masse des Exoplaneten ausmacht. Dies stellt eine gewaltige Menge dar, immerhin entspricht das dem 250-Fachen der Ozeane der Erde.

"Die Dichte gibt uns zwar wichtige Hinweise auf die Zusammensetzung der Planeten, sagt aber nichts über die Bewohnbarkeit aus. Unsere Studie ist jedoch ein wichtiger Schritt nach vorn", erläutert Brice-Olivier Demory von der Universität Bern und Koautor der Studie. Die beiden innersten Planeten Trappist-1b und c haben wahrscheinlich einen festen Gesteinskern und sind von Atmosphären umgeben, die viel dicker sind als die der Erde. Trappist-1d ist mit etwa 30 Prozent der Masse der Erde der leichteste der sieben Welten. Die Astronomen sind sich nicht sicher, ob er eine ausgedehnte Atmosphäre, einen Ozean oder eine Eisschicht beherbergt.

Der erdähnlichste der sieben Welten

Überrascht waren die Forscher von der Tatsache, dass Trappist-1e der einzige Planet im System ist, der etwas dichter als die Erde ist, was darauf hindeutet, dass er einen dichteren Eisenkern haben könnte und nicht unbedingt eine dicke Atmosphäre, Ozean oder Eisschicht haben muss. Noch ist jedoch unklar, warum Trappist-1e in seiner Zusammensetzung so viel gesteinshaltiger zu sein scheint als der Rest. In Bezug auf Größe, Dichte und die Menge der Strahlung, die er von seinem Stern erhält, ist er der Planet, der der Erde am ähnlichsten ist.

Mehr Details mit neuen Superteleskopen

Die drei äußersten Exoplaneten Trappist-1f, g und h sind weit genug vom Mutterstern entfernt, dass Wasser an ihrer Oberfläche zu Eis gefroren sein könnte. Wenn sie dünne Atmosphären besitzen, enthalten sie wahrscheinlich keine schweren Moleküle wie beispielsweise Kohlendioxid. "Es ist interessant, dass die dichtesten Planeten nicht diejenigen sind, die dem Stern am nächsten sind, und dass die kühleren Planeten keine dichten Atmosphären haben können", bemerkt Caroline Dorn von der Universität Zürich, ebenfalls Koautorin der Studie.

Mehr Details werden in den kommenden Jahren neue, noch bessere Teleskope liefern: Insbesondere vom Extremely Large Telescope der ESO und dem Hubble-Nachfolger James Webb Space Telescope erhoffen sich die Astronomen entscheidende Beobachtungen. Diese hochauflösenden Instrumente wären dann womöglich sogar in der Lage, chemische Signaturen für mögliches Leben in den Atmosphären der Welten im Trappist-1-System zu erspähen. (red, 6.2.2018)