Nur 100 Lichtjahre von uns entfernt könnte es einen lebensfreundlichen Wasserplaneten geben – eine Supererde, die komplett von einem Ozean bedeckt ist. Der Exoplanet TOI-1452b umkreist einen von zwei Zwergsternen eines Doppelsternsystems und ist etwa 1,6-mal so groß wie die Erde, wie Astronomen berichten. Seine geringe Dichte deutet darauf hin, dass dieser Planet zu fast 30 Prozent aus Wasser bestehen könnte. Dieses müsste bei milden Temperaturen von gut 50 Grad flüssig sein.
Die meisten bisher entdeckten bekannten Exoplaneten sind erdähnliche Gesteinsplaneten oder große Gasriesen. Doch Astronomen vermuten, dass sich unter den Supererden und Mini-Neptunen auch viele noch unerkannte Wasserwelten verbergen könnten. Solche Planeten mit einem weltumspannenden Ozean könnte sogar häufiger vorkommen als Gesteinsplaneten und lebensfreundlich sein. Erste potenzielle Vertreter solcher Wasserplaneten sind GJ1214b und die nahe Supererde K2-18b.
Hat TOI-1452 einen Planeten?
Eine weitere nahe Wasserwelt könnten nun Astronomen um Charles Cadieux von der Universität Montreal entdeckt haben. Den Anstoß dafür lieferten Daten des NASA-Weltraumteleskops TESS, das in einem rund 100 Lichtjahre entfernte Doppelsternsystem im Sternbild Drache auffällige Helligkeitsschwankungen detektierte: Alle 11,1 Tage wurde das Licht der beiden Zwergsterne TOI-1452 und TIC 420112589 für kurze Zeit schwächer. Eine solche periodische Abschattung ist oft das Indiz für einen Transit – das Vorbeiziehen eines Planeten vor seinem Stern.
Um dies zu überprüfen, untersuchten die Astronomen das Doppelsternsystem mit dem Teleskop des Observatoriums Mont Megantic in Quebec (OMM) und dem auflösungsstarken SPIRou-Spektrometer des Canada-France-Hawaii Telescope auf dem Mauna Kea. „Das OMM spielte eine entscheidende Rolle dabei, die Natur dieses Signals zu bestätigen“, erklärt Cadieux. Den Daten zufolge wird der etwas größere Stern des Systems, TOI-1452, tatsächlich von einem Planeten umkreist.
Supererde mit auffallend geringer Dichte
Die Analysen der Spektraldaten enthüllten, dass es sich bei dem TOI-1452b getauften Explaneten um eine Supererde handelt: Er ist 1,6-mal so groß wie die Erde und 4,8-mal so massereich. Interessant jedoch: Die sich daraus ergebende Dichte ist mit 5,6 Gramm pro Kubikzentimeter für einen Planeten dieser Größe ungewöhnlich niedrig, wie die Astronomen berichten. Eine klassische Supererde mit Eisenkern und dicker Gesteinshülle müsste eine höhere Dichte aufweisen.
Cadieux und sein Team sehen dafür drei mögliche Erklärungen. TOI-1452b könnte ein Ozeanplanet sein. Oder er hat keinen Eisenkern und besteht fast nur aus Gestein. Oder der Planet ist nur ungefähr erdgroß und besitzt eine dünne, aber ausgedehnte Atmosphäre. Wie die Astronomen erklären, ist der fehlenden Eisenkern eher unwahrscheinlich, weil auch der Mutterstern Eisen enthält. „Einen im Vergleich zu seinem Stern so eisenarmen Planeten zu bilden, ist schwierig“, so das Team. Es würde gängigen Planetenbildungsmodellen widersprechen.
Gasreicher Erdzwilling oder Wasserwelt?
Deutlich wahrscheinlicher ist es daher, dass die geringe Dichte von TOI-1452b auf einen hohen Anteil an Wasser oder Wasserstoff zurückgeht, wie die Astronomen erklären. Der Planet ist demnach entweder eine Wasserwelt oder aber ein Gesteinsplanet mit viel Atmosphäre. Weil die Temperatur auf der Supererde bei relativ milden 50 Grad liegt, halten Cadieux und sein Team einen Wasserplaneten für wahrscheinlicher.
„TOI-1452b ist einer der besten Kandidaten für einen Wasserplaneten, den wir bisher kennen“, sagt Cadieux. Den Berechnungen der Astronomen nach könnte sein Wasseranteil bei rund 30 Prozent liegen – genug für einen tiefen, globusumspannenden Ozean. Zum Vergleich: Obwohl die Erde zu drei Vierteln von Meeren bedeckt ist, liegt ihr Wasseranteil insgesamt gesehen nur bei einem Prozent. Die Ozeane von TOI-1452b müssten demnach weit tiefer sein als die irdischen.
James-Webb-Teleskop kann Klarheit bringen
Sollte sich dies bestätigen, dann könnte der nur 100 Lichtjahre entfernte Exoplanet reichlich flüssiges Wasser und habitable Bedingungen bieten – günstige Voraussetzungen für die Entstehung von Leben. Ob TOI-1452b tatsächlich eine Wasserwelt ist, soll schon bald das James-Webb-Weltraumteleskop herausfinden. Denn seine hochauflösenden Infrarotspektrometer sind perfekt dazu geeignet, die Zusammensetzung fremder Planeten und ihrer Atmosphäre aufzuklären.
Das Astronomenteam wollen daher schon bald Beobachtungszeit am James-Webb-Teleskop beantragen. „Unsere Beobachtungen mit dem Webb-Teleskop werden essenziell sein, um TOI-1452b besser zu verstehen“, sagt Cadieux‘ Kollege René Doyon. (The Astronomical Journal, 2022; doi: 10.3847/1538-3881/ac7cea)
Quelle: Université de Montréal
