Originalveröffentlichung am 13.08.2025 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases
Zusammenfassung: Könnten Planeten, die um Rote Zwerge wie TRAPPIST-1 kreisen, bewohnbar sein? Wissenschaftler von Webb sagen, daß die Untersuchung noch läuft
Eine schützende Atmosphäre, eine wohlgesonnene Sonne und viel flüssiges Wasser – die Erde ist ein besonderer Ort. Mit den beispiellosen Fähigkeiten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA wollen Astronomen herausfinden, wie besonders und selten unser Heimatplanet tatsächlich ist. Kann diese gemäßigte Umgebung auch anderswo existieren, sogar um einen anderen Sterntyp herum?
Das TRAPPIST-1-System bietet eine spannende Gelegenheit, diese Frage zu untersuchen, da es sieben erdgroße Welten enthält, die den häufigsten Sterntyp in der Galaxis umkreisen: einen Roten Zwerg.
Webb hat TRAPPIST-1 d untersucht, den „dritten Felsen“ des Roten Zwergs des Systems. Obwohl der Planet aufgrund seiner Entfernung zum Stern an der Grenze einer potenziell gemäßigten Zone liegt, zeigen die ersten Daten von Webb keine Atmosphäre. Unter bestimmten Bedingungen, die noch nicht getestet wurden, könnte jedoch eine Atmosphäre vorhanden sein. Wissenschaftler sagen, daß dies nicht bedeutet, daß für das TRAPPIST-1-System alle Hoffnung verloren ist, da auf den äußeren Planeten des Systems möglicherweise noch Atmosphären und Wasser vorhanden sind.
Der Exoplanet TRAPPIST-1 d fasziniert Astronomen, die nach möglicherweise bewohnbaren Welten außerhalb unseres Sonnensystems suchen, da er ähnlich groß wie die Erde ist, aus Gestein besteht und sich in einem Bereich um seinen Stern befindet, in dem flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche theoretisch möglich ist. Laut einer neuen Studie, die Daten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA verwendet, verfügt er jedoch nicht über eine erdähnliche Atmosphäre.
„Letztendlich wollen wir wissen, ob es anderswo eine Umgebung gibt, die der auf der Erde ähnelt, und unter welchen Bedingungen dies möglich ist. Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA ermöglicht es uns zwar erstmals, diese Frage bei erdähnlichen Planeten zu untersuchen, aber zum jetzigen Zeitpunkt können wir TRAPPIST-1 d von der Liste der potenziellen Zwillinge oder Cousins der Erde streichen“, sagte Caroline Piaulet-Ghorayeb von der University of Chicago und dem Trottier Institute for Research on Exoplanets (IREx) an der Université de Montréal, Hauptautorin der in The Astrophysical Journal veröffentlichten Studie.
Planet TRAPPIST-1 d
Das TRAPPIST-1-System befindet sich in einer Entfernung von 40 Lichtjahren und wurde 2017 dank Daten des inzwischen außer Dienst gestellten Spitzer-Weltraumteleskops der NASA und anderer Observatorien als Rekordhalter für die meisten erdähnlichen Gesteinsplaneten um einen einzelnen Stern identifiziert. Da es sich bei diesem Stern um einen lichtschwachen, relativ kalten Roten Zwerg handelt, liegt die „bewohnbare“ oder „habitable Zone“ – in der die Temperatur des Planeten genau richtig sein könnte, sodaß flüssiges Oberflächenwasser möglich ist – viel näher am Stern als in unserem Sonnensystem. TRAPPIST-1 d, der dritte Planet des roten Zwergsterns, liegt an der Grenze dieser gemäßigten Zone, doch seine Entfernung zu seinem Stern beträgt nur 2 Prozent der Entfernung der Erde zur Sonne. TRAPPIST-1 d umkreist seinen Stern einmal vollständig, sein Jahr, in nur vier Erdentagen.
Webb’s NIRSpec-Instrument (Nahinfrarotspektrograph) hat keine Moleküle bei TRAPPIST-1 d entdeckt, die in der Erdatmosphäre häufig vorkommen, wie Wasser, Methan oder Kohlendioxid. Piaulet-Ghorayeb skizzierte jedoch mehrere Möglichkeiten für den Exoplaneten, die für weitere Untersuchungen offen bleiben.
„Es gibt einige mögliche Gründe, warum wir um TRAPPIST-1 d keine Atmosphäre nachweisen können. Er könnte eine extrem dünne Atmosphäre haben, die schwer zu erkennen ist, ähnlich wie beim Mars. Alternativ könnte es sehr dichte Wolken in großer Höhe geben, die unsere Erkennung bestimmter atmosphärischer Signaturen blockieren – eher wie bei der Venus. Oder es könnte sich um einen kargen Felsen ohne jegliche Atmosphäre handeln“, so Piaulet-Ghorayeb.
Der Stern TRAPPIST-1
Unabhängig davon, wie es sich im Fall von TRAPPIST-1 d verhält, ist es nicht leicht, ein Planet zu sein, der einen roten Zwergstern umkreist. TRAPPIST-1, Mutterstern des Systems, ist dafür bekannt, daß er explosiv ist und häufig hochenergetische Strahlungsausbrüche freisetzt, die das Potenzial haben, die Atmosphären seiner kleinen Planeten zu zerstören, vornehmlich derjenigen, die ihn am nächsten umkreisen. Trotz allem sind Wissenschaftler motiviert, nach Anzeichen für Atmosphären auf den TRAPPIST-1-Planeten zu suchen, da Rote Zwerge die häufigsten Sterne in unserer Galaxis sind. Wenn Planeten hier unter den Wellen harter stellarer Strahlung eine Atmosphäre behalten können, könnten sie, wie man so schön sagt, überall überleben.
„Webb’s empfindliche Infrarotinstrumente ermöglichen es uns, zum ersten Mal in die Atmosphären dieser kleineren, kälteren Planeten einzutauchen“, sagte Björn Benneke vom IREx der Université de Montréal und Mitautor der Studie. „Wir stehen erst am Anfang, wenn es darum geht, mit Webb nach Atmosphären auf erdgroßen Planeten zu suchen und die Grenze zwischen Planeten, die eine Atmosphäre behalten können, und solchen, die dies nicht können, zu definieren.“
Die äußeren Planeten von TRAPPIST-1
Die Beobachtungen der äußeren TRAPPIST-1-Planeten durch Webb dauern an und bergen Potenzial als auch Risiken. Einerseits, so Benneke, könnten die Planeten e, f, g und h bessere Chancen auf eine Atmosphäre haben, da sie weiter von den energiereichen Eruptionen ihres Muttersterns entfernt sind. Allerdings erschweren ihre Entfernung und die kältere Umgebung die Erkennung atmosphärischer Signaturen, selbst mit den Infrarotinstrumenten von Webb.
„Die Hoffnung für die Atmosphären der TRAPPIST-1-Planeten ist noch nicht verloren“, sagte Piaulet-Ghorayeb. „Zwar haben wir keine deutlichen atmosphärischen Signaturen für Planet d gefunden, aber es besteht immer noch die Möglichkeit, dass die äußeren Planeten viel Wasser und andere atmosphärische Komponenten enthalten.“
„Da die NASA bei der Suche nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems eine Vorreiterrolle einnimmt, ist es besonders wichtig zu verstehen, welche Planeten ihre Atmosphäre behalten und warum“, sagte Shawn Domagal-Goldman, stellvertretender Direktor der Abteilung für Astrophysik am NASA-Hauptquartier in Washington. „NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop hat unsere Möglichkeiten zur Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten weiter vorangetrieben als je zuvor, über extreme Welten hinaus bis hin zu einigen Gesteinsplaneten – so können wir nun beginnen, Theorien über die Art von Planeten zu bestätigen, die möglicherweise bewohnbar sind. Diese wichtige Grundlagenarbeit wird unsere nächsten Missionen, wie NASA’s Habitable Worlds Observatory, in die Lage versetzen, eine universelle Frage zu beantworten: Sind wir allein?“
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).
TRAPPIST-1 d (Künstlerischer Entwurf)
Über das Bild: Diese künstlerische Darstellung zeigt den Planeten TRAPPIST-1 d, der vor seinem turbulenten Stern vorbeizieht, während andere Mitglieder des dicht gepackten Systems im Hintergrund zu sehen sind.
Das TRAPPIST-1-System ist aus mehreren Gründen für Wissenschaftler interessant. Das System umfaßt nicht nur sieben erdgroße Gesteinsplaneten, sondern sein Stern ist auch ein Roter Zwerg, der häufigste Sterntyp in der Milchstraße. Wenn ein erdgroßer Planet hier eine Atmosphäre aufrechterhalten kann und somit das Potenzial für flüssiges Oberflächenwasser hat, ist die Wahrscheinlichkeit, ähnliche Planeten in der gesamten Galaxis zu finden, viel höher. Bei der Untersuchung der Planeten in TRAPPIST-1 ermitteln Wissenschaftler die besten Methoden, um Sternenlicht von potenziellen atmosphärischen Signaturen in den Daten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA zu trennen. Die Variabilität des Sterns TRAPPIST-1 mit häufigen Flares bietet ein anspruchsvolles Testfeld für diese Methoden.