Mithilfe des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und des XMM-Newton-Observatoriums der Europäischen Weltraumorganisation untersuchen Astronomen, ob nahegelegene Sterne bewohnbare Exoplaneten beherbergen könnten, basierend darauf, ob sie Strahlung aussenden, die potenzielle Bedingungen für das Leben, wie wir es kennen, zerstören könnte. Diese Art von Forschung wird dazu beitragen, Beobachtungen mit der nächsten Generation von Teleskopen zu leiten, die darauf abzielen, erste Bilder von Planeten wie der Erde aufzunehmen.

Ein Forscherteam untersuchte Sterne, die so nah an der Erde sind, dass zukünftige Teleskope Bilder von Planeten in sogenannten bewohnbaren Zonen aufnehmen könnten, die als Umlaufbahnen definiert sind, in denen Planeten flüssiges Wasser auf ihrer Oberfläche haben könnten. Ihre Ergebnisse wurden in vorgestellt 244. Treffen der American Astronomical Society (Madison, Wisconsin).

Alle Bilder der Planeten werden einzelne Lichtpunkte sein und Oberflächenmerkmale wie Wolken, Kontinente und Ozeane nicht direkt zeigen. Ihre Spektren – die Lichtmenge bei unterschiedlichen Wellenlängen – werden jedoch Aufschluss über die Zusammensetzung der Planetenoberflächen und Atmosphären geben.

Es gibt mehrere Faktoren, die beeinflussen, was einen Planeten für das Leben, wie wir es kennen, geeignet macht. Ein solcher Faktor ist die Menge an schädlicher Röntgen- und Ultraviolettstrahlung, die er von seinem Mutterstern erhält und die die Atmosphäre des Planeten schädigen oder sogar zerstören kann.

„Ohne Röntgencharakterisierung seines Wirtssterns würde uns ein Schlüsselelement darüber fehlen, ob der Planet wirklich bewohnbar ist oder nicht“, sagte Brenna Bender von der California Polytechnic University in Pomona, die die Studie leitete. „Wir müssen uns ansehen, welche Röntgendosen diese Planeten erhalten.“

Bender und ihre Kollegen begannen mit einer Liste von Sternen, die nahe genug an der Erde liegen, damit zukünftige bodengestützte Teleskope und Weltraumteleskope Bilder von Planeten innerhalb ihrer bewohnbaren Zonen erhalten könnten. Zu diesen zukünftigen Teleskopen gehören das Observatory of Habitable Worlds und die Earth-Based Extremely Large Telescopes.

Basierend auf Röntgenbeobachtungen einiger dieser Sterne mithilfe von Chandra- und XMM-Newton-Daten untersuchte Binders Team, welche Sterne Planeten mit den richtigen Bedingungen für die Entstehung und das Gedeihen von Leben beherbergen könnten.

Das Team untersuchte, wie hell Sterne im Röntgenlicht sind, wie aktiv ihre Röntgenstrahlung ist und wie stark und wie schnell sich ihre Röntgenleistung beispielsweise aufgrund von Flares ändert. Hellere, energiereichere Röntgenstrahlen können die Atmosphären der Planeten, die sie umkreisen, stärker schädigen.

„Wir haben Sterne identifiziert, in denen die Röntgenstrahlungsumgebung in der bewohnbaren Zone der Umgebung ähnelt oder sogar milder ist als die, in der sich die Erde entwickelt hat“, sagte Studienmitautorin Sarah Peacock von der University of Maryland, Baltimore County. „Solche Bedingungen könnten eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung einer so reichhaltigen Atmosphäre wie auf der Erde spielen.“

Die Forscher verwendeten archivierte Daten von fast zehn Tagen Chandra-Beobachtungen und etwa 26 Tagen XMM-Beobachtungen, um das Röntgenverhalten von 57 nahegelegenen Sternen zu untersuchen, von denen einige bekannte Planeten haben. Bei den meisten davon handelt es sich um Riesenplaneten wie Jupiter, Saturn oder Neptun, während nur wenige Planeten oder Planetenkandidaten Massen haben könnten, die weniger als etwa doppelt so groß sind wie die der Erde.

Wahrscheinlich gibt es in der Probe viele Planeten, die Sterne umkreisen, insbesondere solche mit erdähnlicher Größe, die noch nicht entdeckt wurden. Transitstudien, die nach kleinen Lichteinbrüchen suchen, wenn Planeten aus unserer Sicht vor ihren Sternen vorbeiziehen, übersehen viele Planeten, weil für ihre Beobachtung spezielle Technik erforderlich ist. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, vorbeiziehende Planeten in einer kleinen Stichprobe von Sternen zu entdecken, gering ist; Nur ein Exoplanet in der Probe wurde durch einen Transit erfasst.

Die andere Haupttechnik zur Erkennung von Planeten besteht darin, das Wackeln eines Sterns zu erkennen, das durch ihn umkreisende Planeten verursacht wird. Diese Technik eignet sich hauptsächlich für die Suche nach Riesenplaneten relativ nahe an ihren Wirtssternen.

„Wir wissen nicht, wie viele erdähnliche Planeten in den Bildern der Teleskope der nächsten Generation entdeckt werden, aber wir wissen, dass die Beobachtungszeit auf ihnen kostbar und äußerst schwer zu bekommen sein wird“, sagte der Co-Autor der Studie, Edward Schwieterman. Universität von Kalifornien, Riverside. „Diese Röntgendaten helfen dabei, die Zielliste zu verfeinern und zu priorisieren, und ermöglichen möglicherweise eine schnellere Erstellung des ersten Bildes eines erdähnlichen Planeten.“