Abenteuer Astronomie

Drei von vier Sternen in der näheren Umgebung der Sonne sind M-Zwerge, und bei einer ganzen Reihe wurden bereits Planeten nachgewiesen: Sollten sie sich als lebensfreundlich herausstellen, dann wäre der Zahl der bewohnbaren Welten in der Milchstraße erheblich grösser als wenn nur Planeten sonnenähnlicher Sterne in Betracht kämen. »Living with a Red Dwarf« ist ein populäres Forschungsfeld geworden, und manches scheint in der Tat für die Möglichkeit lebensfreundlicher Welten zu sprechen (s.a. Science vom 8.6.2007 S. 1421): M-Sterne haben dutzende Milliarden Jahre lang konstante Leuchtkraft, leben 50 Mrd. Jahre und länger, und es gibt viele M-Sterne in der Milchstraße, die über 5 Mrd. Jahre alt sind. Problematisch für Leben wäre allerdings, dass die habitable Zone so nahe an den leuchtschwachen Sternen läge, dass Planeten wahrscheinlich gebunden rotieren und immer dieselbe Seite zum Stern weist. Ausserdem sind M-Sterne starke Quellen harter Strahlung, die vielleicht eine Evolution antreiben könnte, eher aber schadet – und nun gibt es noch ein ganz neues Argument gegen belebte M-Stern-Planeten. Dynamische Überlegungen (Lissauer, Ap.J. 660 [10.5.2007] L149-152) zeigen, dass sich Planeten in der Habitablen Zone schon innerhalb weniger Jahrmillionen bilden sollten. Und junge M-Sterne sind so heiss, dass diesen Planeten in ihrem geringen Abstand dabei alle flüchtigen Elemente und damit alle lebensnotwendige Chemie ausgetrieben worden sein sollten, insbesondere Wasser. Nur Planeten weiter draussen könnten sie behalten haben – aber sie sind wiederum viel zu kalt für Biochemie. Nur in seltenen Konstellationen könnte wohl ein lebensfreundlicher M-Planet entstehen: Sonnenähnliche Sterne bleiben damit die vielversprechendsten Orte für die Suche nach fremden, bewohnbaren Erden.

Modellrechnungen deutscher Klimaforscher (und eines US-Physikers) verfeinern den Begriff der »Habitablen Zone« (HZ) um die prinzipielle photosynthetische biologische Produktivität – und dabei stellt sich heraus, dass die innere der »Super-Erden« von Gliese 581 weit ausserhalb der HZ liegt, weil der gefeierte Gl 581c mit seinen 5 Erdmassen (Minimalmasse) diesem M-Zwerg mit einer großen Halbachse von 0,07 AU zu nahe steht. Gl 581d mit 8 Erdmassen in 0,25 AU dagegen kreist am äusseren Rand der HZ, aber gerade noch darin: »Zumindest einige primitive Lebensformen« könnten es hier aushalten. Bei den komplizierten Modellrechnungen wird die atmosphärische Kohlendioxid-Konzentration hochgerechnet, die für Photosynthese sorgen kann und ihrerseits wiederum von der planetaren Dynamik abhängt: Auf der Erde z.B. ist der Karbonat-Silikat-Zyklus entscheidend. Die »neue« HZ beschreibt dann jenen Abstandbereich von einem Stern, wo Temperatur und CO2-Konzentration stimmen. Die genauen Massen der beiden Planeten bleiben derweil vorerst unklar: Beobachtungen mit dem vor 4 Jahren gestarteten kanadischen Photometriesatelliten MOST zeigen keine Transits von Gl 581b aber auch, dass der Stern besonders ruhig strahlt.

Diese bemerkenswerte Zahl, 1023, ergibt sich als Produkt des Anteil planetentragender Sterne an allen Sternen, der typischen Zahl von Planeten bei einem solchen Stern, der Zahl der Sterne in der Milchstraße und der Zahl der Galaxien im Universum: Bis auf die Zahl der Sterne in der Milchstraße, einigen hundert Milliarden, sind diese Zahlen alle noch recht spekulativ, aber die resultierende Größenordnung ist schon interessant. 75% aller Sterne haben Planeten (von mindestens der Größe der acht unserer Sonne), schätzen die Exoplanetenjäger bei Berücksichtigung aller Auswahleffekte, und ein typisches Planetensystem hat derer 5 bis 10. Geht man noch von 100 Milliarden Galaxien im Universum aus, dann folgt die Gesamtzahl der Planeten als 0,75 x 5-10 x »ein paar« x 100 Milliarden x 100 Milliarden = 100 Trilliarden. So viele Planeten im Kosmos also wie Atome in einem Mol: Die Größenordnung der Zahl entspricht (zufälligerweise) der Avogadro-Konstanten …