Letzte Woche wurde ein erdähnlicher Planet bei unserem Nachbarstern Alpha Centauri entdeckt. Das warf natürlich sofort die Frage auf, ob es dort theoretisch auch Planeten geben kann, auf denen Leben möglich ist. Diese Frage ist nicht neu und wird fast immer diskutiert, wenn es um die Suche nach extrasolaren Planeten geht. In diesem Fall ist es aber noch einmal extra kompliziert, da Alpha Centauri ein Doppelsternsystem ist. Viele Laien sind der Meinung, in solchen Doppelsternen könnte es überhaupt keine Planeten geben – das allerdings stimmt nicht. Man hat schon viele Planeten entdeckt, die Teil eines Doppel- oder Mehrfachsternsystems sind. Die Frage nach bewohnbaren Planeten dagegen ist tatsächlich schwieriger. Hier muss man viele verschiedene Faktoren berücksichtigen. Eine Gruppe von Astronomen der Universitätssternwarte Wien (meine ehemalige Arbeitsgruppe!) hat sich mit genau dieser Frage beschäftigt.

Siegfried Eggl und seine Kollegen haben Doppelsterne in der Nähe der Sonne untersucht und sogenannte S-Typ-Bahnen analysiert. Mit “S-Typ” bezeichnet man Planeten, die sich um einen der beiden Partner eines Doppelsterns bewegen (im Gegensatz zum “P-Typ”, der sich außen um beide herum bewegt). Auch der neu entdeckte Planet bei Alpha Centauri ist auf so einer S-Typ-Bahn. Danach wurde die sogenannte “habitable Zone” bestimmt, also der Bereich um einen Stern, in dem die Temperaturen gerade richtig sind, um Leben auf einem Planeten zu ermöglichen. Das ist bei Doppelsternen oft gar nicht so einfach, da man die Strahlung zweier Sterne berücksichtigen muss; zumindest wenn sie sich sehr nahe sind. Berücksichtigen muss man auch die Gravitationskraft beider Sterne, wenn man herausfinden will, wo sich ein Planet überhaupt auf stabilen Bahnen bewegen kann und wo nicht.

Aber zuerst muss man erst mal die passende Sterne auswählen. Zum Glück gibt es entsprechende Kataloge. Zum Beispiel den Washington Double Star Catalog. Aus dem wurden alle Doppelsterne heraus gesucht, die höchstens 100 Astronomische Einheiten (AE) voneinander entfernt sind. Eine AE entspricht dem mittleren Abstand zwischen Sonne und Erde und wenn Doppelsternkomponenten mehr als 100 AE voneinander entfernt sind, dann kann man sie, was die S-Typ-Bahnen angeht, eigentlich in so gut wie allen Fällen als Einzelsterne behandeln. Der zweite Stern ist dann zu weit entfernt, um irgendeinen relevanten Einfluss auszuüben. Außerdem haben sich Siegfried Eggl und seine Kollegen auf die Sterne konzentriert, die sich in der Nähe der Sonne befinden, d.h. höchstens 100 Lichtjahre entfernt sind (sind die Sterne zu weit entfernt, dann hat man keine Chance, Planeten durch Beobachtung auch tatsächlich zu finden). Diese beiden Kriterien treffen auf 313 Doppelsterne zu. Allerdings kann man für die Analyse nur die verwenden, bei denen man schon ausreichend Daten hat. Man muss wissen, wie sich die Sterne umeinander bewegen, wie schwer und hell sie sind, und so weiter. Das weiß man bei den meisten Sternen nicht, also bleiben nur 35 übrig. Bei diesen 35 Sternen wurde nochmal überprüft, ob alle bekannten Daten in sich konsistent sind (da sie oft von verschiedenen Beobachtern und aus verschieden genauen Beobachtungen zu unterschiedlichen Zeiten stammen ist das nicht immer der Fall) und mit den üblichen theoretischen Sternmodellen so beschrieben werden können, dass es keinen Widerspruch zu den Beobachtungen gibt. Am Ende blieben so 19 Sterne übrig, die im Rahmen der Arbeit “Circumstellar Habitable Zones of Binary Star Systems in the Solar Neighborhood” ausführlich untersucht wurden.

Wer es ganz genau wissen will – das sind die 19 Sterne:

Die erste Spalte enthält die Katalognummer des Sterns aus dem Hipparcos-Katalog. Alpha Centauri (mit der Nummer 71681) ist übrigens nicht enthalten. Über den haben die Kollegen aus Wien ein eigenen Artikel geschrieben, der gerade noch begutachtet wird und demnächst erscheinen soll. Die zweite Spalte (ab) gibt an, wie weit die Sterne voneinander entfernt sind und die dritte (eb) wie stark elliptisch ihre Bahn umeinander ist. Danach folgen die Neigung des gesamten Systems (I) und der Abstand zur Sonne (d). Die restlichen Spalten geben Masse, Leuchtkraft, Temperatur und Spektralklasse der Sterne an.
Wie man sieht, ist alles dabei. Enge Doppelsterne wie HIP 30920 oder HIP 87895 bei denen die beiden Sterne locker in unser inneres Sonnensystem passen würden; Doppelsterne auf stark elliptischen Bahnen; Sterne die so heiß wie die Sonne sind und Sterne, die viel kühler sind. Für all diese Sterne muss nun die sogenannte habitable Zone bestimmt werden. Also der Bereich, in dem die Temperatur ausreicht, um flüssiges Wasser und damit Leben zu ermöglichen (Ja ich weiß, es könnte auch Leben geben, das irgendwie anders ist. Aber das lässt sich wissenschaftlich nicht untersuchen, weil wir eben nicht wissen, wie es “anders” ist. Ich hab das hier genauer erklärt). Um die Sache ein wenig realistischer zu machen, haben die Astronomen drei verschiedene Arten der habitablen Zone definiert.

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Kommentare (27)

  1. #1 Sarah
    23. Oktober 2012

    Sehr interessanter Artikel 🙂
    Trotzdem frag ich mich, wie man sich so ein Doppelsternsystem eigentlich im Hinblick auf das Sternenalter vorstellen kann? Sind die Sterne in der Regel gleich alt bzw. ähnelt die Lebensdauer der Sterne einenander oder gibt es große Unterschiede (das hängt ja wahrscheinlich auch von der Sternengröße ab, oder?) ? Und was passiert mit der Bahn des Planeten (v.a. bei P-Typen), wenn einer der beiden Sterne stirbt/ erlischt? Hat der “ehemalige” Stern dann weniger Masse, sodass sich dies wiederum auf seine Gravtitationskraft Sterns auswirkt und die Bahn des Planeten letztlich instabil wird?

  2. #2 Alderamin
    23. Oktober 2012

    @Sarah

    Doppelsterne entstehen gemeinsam, so wie die Planeten, aus einer Gas- und Staubwolke. Durch die Bildung mehrerer Zentren kann die Wolke ihren Drehimpuls (“Schwung” der Rotation) gut verteilen. Die meisten Sterne, die man am Himmel als vermeintliche Einzelsterne sieht, sind in Wahrheit Doppelsterne. Es gibt auch Mehrfachsterne mit 3, 4 oder sogar 6 Komponenten (Castor in den Zwillingen und Alcor/Mizar im Großen Bären sind jeweils 6-fach).

    Die Komponenten der Doppelksterne können alle möglichen Massen haben und sehr verschieden sein. Manche Doppelsterne haben auffällig verschiedene Farben. Manche bedecken sich von der Erde aus gesehen gegenseitig und zeigen deshalb deutliche Helligkeitsschwankungen.

    Bei manchen entwickelt sich eine Komponente viel schneller als die andere, kann lange vor der anderen explodieren und als Neutronenstern oder Schwarzes Loch enden. Manchmal dehnt sich ein Stern zum roten Riesen aus und umhüllt den Partnerstern, der dabei so viel Masse aufnehmen kann, dass er am Ende massiver als der andere wird und ihn in der Entwicklung noch überholt (massive Sterne entwickeln sich schneller). Es gibt da die merkwürdigsten Sternpaare.

    Im allgemeinen (außer bei Supernovae) geht am Ende des Sternenlebens nicht so viel Masse verloren, dass es die Planeten aus dem System schmeißen würde. Natürlich kann ein zum roten Riesenstern gewachsener Stern seine inneren S-Planeten verschlucken, aber das können Einzelsterne bekanntlich auch.

  3. #3 Alexander
    23. Oktober 2012

    Hallo Sarah,
    die Partner in Doppelsystemen dürften zu 99, wenn nicht zu 100%, gleichzeitig entstanden sein. Das nachträgliche “Einfangen” eines Sterns zu einem Doppelsternsystem dürfte extrem unwahrscheinlich sein (FF kann dazu vielleicht noch genaueres sagen).. Allerdings müssen die Sterne, wie du richtig vermutest, sich keineswegs ähnlich entwickeln. Der massereichere Partner wird sich schneller entwickeln, zB. eher das Stadium eines Roten Riesen erreichen, zur Supernova werden und anschließend ein weißen Zwerg sein. Damit sind natürlch Massenverluste verbunden mit entsprechenden Auswirkungen auf die Bahn eventueller Planeten, aber die sind sekundär zu den direkten Auswirkungen des Rote-Riesen-Stadiums oder denen einer Supernova.

  4. #4 Spoing
    23. Oktober 2012

    Guter Artikel. Wieder was gelernt.

    Beim lesen sind mir noch zwei Fragen gekommen (die nur Indirekt was mit dem Thema zu tun haben)

    Zum einen, nach was für einen System sind die Sterne durchnummeriert? Ist diese HIP ID einfach eine fortlaufende Nummer nach Entdeckungsdatum oder muss man sich das ähnlich wie bei den Postleitzahlen vorstellen?
    Da Alpha Centauri relativ hell ist und trotzdem eine recht hohe Nummer hat liegt ja letzteres eher nahe.

    Und zweitens. Wie lange dauert es eigentlich bis die Sonnen eine Runde gedreht haben? Sicher wird das stark von der Masse und dem Abstand abhängig sein, aber mich würden mal die Größenordnungen interessieren. Also reden wir hier über 10 oder doch eher über 10^5 Jahre?

  5. #5 Alderamin
    23. Oktober 2012

    @Spoing

    Das ist die ID im Hipparcos-Katalog. Hier kann man reinschauen. Der wurde von der Hipparcos-Sonde erstellt, um genaue Entfernungen (Parallaxe, Spalte “Par”) zu möglichst vielen Sternen zu messen, sowie deren Eigenbewegung am Himmel (“Proper Motion”). Die Sonde hat keine neuen Sterne entdeckt oder katalogisiert, die Helligkeiten liegen alle oberhalb von ca. 12. Größe, da gehen andere Kataloge viel tiefer (der Hubble Guide Star Katalog ist komplett bis zur 15. Größenklasse und enthält Sterne bis zur 19.; jede Größenklasse ist ca. 2,5 mal lichtschwächer als die vorherige, 5 Klassen genau um den Faktor 100; die hellsten Fixsterne am Himmel haben ca. 0. Größe [Sirius -1,3], die schwächsten mit bloßem Auge sichtbaren haben 6. Größe).

    Wie man sieht, sind die Sterne einfach von 1 an durchnummeriert, wobei sie nach Rektaszension (RA) sortiert sind, da ist sozusagen der Längengrad an der Himmelskugel. So sind eigentlich (ziemlich?) alle Sternkataloge sortiert (soweit ich das bisher gesehen habe).

    Was die Umlaufzeiten betrifft: wir reden da von ein paar Stunden bis mehrere 10^5 Jahre. Je nach Abstand. Kommt alles vor. Alkor umkreist Mizar (wenn er das wirklich tut) in ca. 800000 Jahren. Algol hat einen Partner, der ihn in 2,87 Tagen umkreist und in diesem Rhythmus bedeckt. Alpha Centauri A und B umkreisen sich in 79,9 Jahren (alle Zahlen: Wikipedia).

  6. #6 Alderamin
    23. Oktober 2012

    @myself

    Nochmal der Link zu Kapitel 5 des Hipparcos-Katalogs:
    http://www.rssd.esa.int/SA/HIPPARCOS/docs/vol5_all.pdf

  7. #7 Conny
    23. Oktober 2012

    Ich frag mich gerade, wie der Himmel aus Sicht eines hypothetischen Bewohners eines solchen Planeten aussähe. 🙂

    Gibts dazu vielleicht irgendwo Bilder oder Animationen,. dass man sich das besser vorstellen kann, vielleicht sogar mit mehreren Abständen?

    Achso: Danke für einen weiteren, auch interessierten Laien verständlichen(!) Artikel. Hier lernt man nie aus. 🙂

  8. #8 Dark_Tigger
    23. Oktober 2012

    Moin, mal wieder ein sehr cooler Artikel.

    Ich hab eine Frage, warum wurde das nur für Planeten in S-Typ Umlaufbahn untersucht?
    Ich meine bei zwei Stern Systemen mit zwei sehr dich beieinander liegenden Sternen könnte es doch auch eine gemeinsame Habitable Zone beider Sterne geben, oder?

  9. #9 Florian Freistetter
    23. Oktober 2012

    @Spoing: ” Ist diese HIP ID einfach eine fortlaufende Nummer”

    Genau. Irgendwelche besonderen Konzepte gibts das nicht.

    “Wie lange dauert es eigentlich bis die Sonnen eine Runde gedreht haben? Sicher wird das stark von der Masse und dem Abstand abhängig sein”

    Naja, das ist das 3. Kepler Gesetz. Wenn die Sterne 2 AE auseinander sind, dann dauerts ein paar Jahre. Sind sie 100 AE auseinander, dauerts ein paar hundert Jahre..

  10. #10 Florian Freistetter
    23. Oktober 2012

    @Alderamin, Spoing: Über den Hipparcos-Katalog hab ich sogar mal nen eigenen Artikel geschrieben: http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2011/07/die-geschichte-der-besten-sternenkarte-der-welt.php

  11. #11 Florian Freistetter
    23. Oktober 2012

    @Dark Tigger: “warum wurde das nur für Planeten in S-Typ Umlaufbahn untersucht?”Natürlich gibt es auch jede Menge Untersuchungen zu P-Typ-Planeten. Aber das sind halt andere Arbeiten die in anderen Artikeln veröffentlicht wurden. Wenn du nachsiehst, was die Autoren (besonders B. Funk und E. Pilat-Lohinger) noch so veröffentlicht haben, wirst du auch Arbeiten über P-Typ-Planeten finden.

    Abgesehen davon gibt es wesentlich mehr S-Typ-Planeten als P-Typ-Planeten (zumindest was die bekannten angeht)

  12. #12 knorke
    23. Oktober 2012

    Mal ne Frage zu folgender Stelle:
    “Die schwarzen Striche geben an, wo sich die habitable Zone befinden würde, wenn man sie mit den klassischen Methoden berechnen würde.”

    Wenn ich das richtig sehe, liegen diese schwarzen Striche ja häufig ziemlich woanders auf dieser 0-4 AE Skala. Ist das eigentlich eine große Abweichung? bzw. Woran liegt das? Was genau hat es eigentlich mit dieser klassischen Berechnung im Vergleich mit der hier verwendeten auf sich?

  13. #13 Florian Freistetter
    23. Oktober 2012

    @knorke: “Woran liegt das?”

    Z.B daran, dass das klassische Modell nur für Einzelsterne entwickelt wurde und die Strahlung des zweiten Sterns nicht berücksichtigt. Wenn der sehr nahe und sehr leuchtstark ist, dann hat das schon nen Einfluss…

  14. #14 knorke
    23. Oktober 2012

    @FF
    ah, Danke. Klingt einleuchtend.

  15. #15 JaJoHa
    23. Oktober 2012

    Ist es eigentlich Zufall, das keine Sterne der Klassen B und O auftreten, oder wurden die wegen zu geringer Lebensdauer einfach rausgenommen.
    Oder fehlen bis 100 Ly einfach die Doppelsysteme mit solchen Sternen?

  16. #16 Sarah
    23. Oktober 2012

    @alderamin und alexander

    Danke für die hilfreichen Antworten 🙂

  17. #17 JPeelen
    23. Oktober 2012

    Wenn ich es richtig verstanden habe, sind auf einem Planeten in einem Doppelsternsystem sehr erhebliche Temperaturschwankungen zu erwarten, auch wenn diese innerhalb der habitablen Zone bleiben. Bei uns würden globale 2 oder 3 Grad Änderung schon katastrophal sein. Sicherlich würde ein dort entstandenes Leben sich an solch eine viel größere, permamente Klimakatastrophe angepasst haben. Aber man darf sich wohl keine Bewohnbarkeit vorstellen, wie wir sie mit der Erde in Verbindung bringen.

  18. #18 AmbiValent
    23. Oktober 2012

    @JPeelen

    Das hängt vom Doppelsternsystem ab. Für einen Planeten in der habitablen Zone von Alpha Centauri B ergibt sich bei mir (quergerechnet) etwa 1 Grad Unterschied zwischen Periastron und Apastron – für einen Planeten von a Cen A sogar nur ein Drittel davon.

  19. #19 JaJoHa
    23. Oktober 2012

    Ich würde vermuten, das sich Lebensformen daran (Temperaturschwankungen) anpassen würden. Auf der Erde gibt es ja solche Anpassungen wie Winterschlaf

  20. #20 Florian Freistetter
    24. Oktober 2012

    @Jpeelen: “Wenn ich es richtig verstanden habe, sind auf einem Planeten in einem Doppelsternsystem sehr erhebliche Temperaturschwankungen zu erwarten,”

    Ne, das muss nicht so sein. Abgesehen davon schwankt die Temperatur bei uns auch ordentlich. Im Winter hats -10 Grad, im Sommer 40 Grad – das sind auch 50 Grad Schwankung.

  21. #21 Dr. Siegfried Paul Posch
    12. März 2013

    Ich durfte am “Mo 11.3” zwei Telefongespräche führen: (1) mit Armin Sippel in Graz, Nr. 0043 xxxxxxxx (“10:45”, Dauer “00:17:01”, als seine Universitäts-Fächer nannte er “Geschichte” und “Archäologie”), und (2) mit Thomas Gebhardt in Leipzig, Nr. 0049 (0)xxxxxxxx (“22:08”, Dauer “00:25:09”). Ich lege im Augenblick die zwei Gespräche dahingehend aus, daß in beiden Gesprächen ein Konsens bestand, daß gegen den folgenden Satz Einspruch zu erheben ist: “Wer an Gott glaubt, der muss gelernt haben, gewisse Tatsachen über die Realität zu ignorieren.” Ich fand diesen Satz, von FLORIAN FREISTETTER, vor weniger als einer Stunde noch im Internet auf “derstandard.at” (“12. April 2012, 11:46”), als Schlagzeile lautete das Zitat: “Wer an Gott glaubt, muss gelernt haben, Tatsachen der Realität zu ignorieren.” – Ich bin im Augenblick persönlich zu einem Gottesdienst eingeladen, das Datum ist im auf Dünndruckpapier gedruckten “Evangelischen Tagzeitenbuch” – “Geleitwort” 1998: Ernst-Christian Gerhold, Graz – der Kalendertag “Meister Eckhart”, der Kalendertag einen Monat später ist dort “Origenes”, ein Kalendertag zwei Monate später “Johannes Calvin” – Meine E-Mail-Adressen gelten als mit einer “Sperre” belegt, Sie können mir aber verbindlich auf “Gästebuch Marktgemeinde Pöllau” (Suchbegriff von “Google.at”) antworten, ich telefonierte mit mehreren Personen, darunter einem leitenden Amtsträger. – Ich fand die hier kopierten Zeilen vor weniger als einer Stunde auf einem “Gästebuch” in Deutschland und auf “Gästebuch St. Marein bei Graz” freigeschaltet; ich schrieb dem Bürgermeister von St. Marein mit meiner Hand einen postbescheinigten Brief mit Eigenhändigkeitsvermerk.

  22. #22 Hans
    12. März 2013

    Sehr geehrter Herr Posch,

    wenn sie diese Seite öfter lesen würden, dann wäre Ihnen klar, dass Sie es hier im wesentlichen, also auch bei Herrn Freistetter mit bekennenden Atheisten zu tun haben. Ich persönlich begrüsse zwar, dass Sie gegen diesen Satz Einspruch erheben, aber viel erreichen werden Sie damit nicht. Lesen Sie stattdessen mal die Kommentare im Beitrag “Welche Religion ist die Richtige” speziell meine Diskussion, die beim Kommentar #143 beginnt. Falls Sie sinnvolle Ergänzungen zu meinen Ausführungen haben, nur zu!

    Ach ja, und lassen Sie Telefonnummern aus einem öffentlichen Forum heraus, vor allem dann, wenn es private Nummern sind!

  23. #23 Hans
    12. März 2013

    Nachtrag an Herrn Posch:
    Wenn Sie den Chat, über den Sie sich hier beschweren auch gelesen hätten, (anstatt die Schlagzeile mit irgendwelchen Leuten am Telefon zu diskutieren) dann hätten Sie auch die Begründung dafür gefunden.


    An mich selbst:
    Warum schreib ich hier eigentlich Rechtfertigungen für andere Leute?? *kopfkratz*

  24. […] und wo nicht, und deswegen gibt es immer wieder Versuchen, neue und bessere Modelle zu erstellen (hier habe ich zum Beispiel über eine solche Arbeit berichtet). Ravi kumar Kopparapu von der PennState […]

  25. […] nur zu definieren, was denn genau für Voraussetzungen erfüllt sein müssen (obwohl Forscher sich ständig neue Gedanken machen). Deswegen sollte man auch ein wenig skeptisch sein, wenn die Medien die Entdeckung der […]

  26. #26 Mustafa T.
    7. November 2013

    Hallo!

    Habe diesen Artikel auf der Suche nach dem Thema gerade entdeckt…aber mit dieser Liste aus Zahlen kann ich leider nichts anfangen. Wo finde ich denn eine Liste der Doppelstern-Systeme wo man die Namen findet unter diese Sternensystem der Allgemeinheit bekannt sind…z.b. solche Namen wie Zeta Reticuli…ist der übrigens in der Liste?

  27. #27 Bullet
    7. November 2013

    @Mustafa:
    die Zahlen sind Katalognummern. Die Kataloge entstehen durch automatisierte Himmelsdurchmusterungen mittels Geräten, die empfindlicher sind als Augen. Namen bekommen Sterne aber frühestens dann, wenn man sie mit bloßem Auge sehen kann. Soll heißen: es ist gut möglich, daß es solche Namen, wie du sie dir wünschst, bei vielen der Objekte einfach nicht gibt.
    Aber gugg mal hier:
    http://www.geody.com/?world=space
    Und dann einfach die Hipparcos-Nummer in der Syntax HIP xxxxx eingeben.