Erstes Doppelsternsystem mit vorbeiziehenden Doppelplaneten entdeckt

San Diego (USA) – Sternensysteme mit zwei Sonnen sind für ihre turbulenten und chaotischen Verhältnisse bekannt. Umso überraschender ist die jüngste Entdeckung des Kepler-Weltraumteleskops, dass im Kepler-47 getauften System gleich zwei Planeten um die beiden Sterne im Zentrum kreisen und sie dabei periodisch verdunkeln. Wissenschaftler der Universität San Diego konnten aus der Abschwächung des Sternenlichts beim Vorbeizug der Planeten auch deren Größen und Umlaufzeiten bestimmen. Mit diesem Fund erhöhten sie nicht nur die Zahl der vor ihren Sonnen vorbeiziehenden Planeten in Doppelsternsystemen von vier auf sechs, sondern fanden auch den kleinsten je entdeckten Planeten in einem solchen System. Bemerkenswert ist auch die Tatsache, dass der äußere Planet sich wahrscheinlich in der sogenannten „bewohnbaren Zone“ befindet, in der flüssiges Wasser und damit potenziell auch Leben existieren kann.

Schema von Kepler-47

Das Sternensystem, das Wissenschaftler der San Diego State University untersucht haben, liegt in etwa 5000 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Schwan. Die beiden Sterne umkreisen einander in siebeneinhalb Tagen bei einem Abstand, der knapp einem Zehntel der Distanz Sonne-Erde entspricht. Der innere der zwei Planeten in diesem System ist etwa dreimal so groß wie die Erde und könnte ein Gesteinsplanet sein, der äußere ist gut viereinhalbmal so groß und ähnelt daher dem Gasplaneten Uranus in unserem Sonnensystem. Auch wenn er in ähnlicher, lebensfreundlicher Distanz zu seinen beiden Sternen liegt wie die Erde zur Sonne, ist auf ihm selbst wohl kein Leben möglich.

Die Voraussetzungen für ein lebensfreundliches Umfeld scheinen jedenfalls zu stimmen; und das, obwohl Doppelsternsysteme sonst für ihre unruhige Dynamik bekannt sind. Die Bildung und Entdeckung von Planeten in Doppelsternsystemen gilt als schwierig, da die Schwerkraft der rotierenden Sterne für Unruhe in ihrer Umgebung sorgt. So wusste man bislang erst von vier Planeten, die vor ihren Doppelsternen vorbeiziehen, obwohl Doppelsterne mehr als die Hälfte aller Sterne in unserer Milchstraße ausmachen.

Die Forscher konnten nun den Vorbeizug der Planeten vor den Sternen, die sogenannten Transits, messen und daraus die Umlaufzeiten und Radien ermitteln. Aus ihren Daten ergab sich auch eine grobe Abschätzung der Planetenmassen. Der kleinere der beiden Planeten braucht etwa 50 Tage für einen Umlauf und umkreist die Sterne auf knapp einem Drittel der Distanz Erde-Sonne, er wiegt etwa achtmal so viel wie die Erde. Der größere Planet besitzt etwa die zwanzigfache Erdmasse. Mit 303 Tagen benötigt er fast ein Erdenjahr für einen Umlauf.

Die Berechnung der Umlaufzeiten von Planeten ist bei Doppelsternsystemen deutlich schwieriger als bei Einzelsternsystemen. Denn die Sterne sind in ständiger Bewegung, wodurch die Zeiten und Dauern der Transits sich ständig verändern. Über eine Messdauer von knapp drei Jahren konnten die Wissenschaftler  ausreichend Daten sammeln und insgesamt 18 Transits des kleinen und drei Transits des großen Planeten ausmachen. Die Verdunkelung der Sterne beim Vorbeizug der Planeten betrug jeweils nur rund ein zehntel Prozent, etwa soviel wie beim kürzlich erfolgten Transit der Venus vor unserer Sonne.

Von ihrem Fund erhoffen sich die Forscher auch neue Einsichten in die Entstehung von Doppelsternsystemen. Wahrscheinlich sind die beiden Planeten weiter außen entstanden und später nach innen gewandert.