Alpha Centauri, Proxima und das Leben

Neue Untersuchungen zum Sternsystem Alpha Centauri – dem nächstgelegenen zum Sonnensystem – zeigen, dass es tatsächlich ein Dreifach-Sternsystem ist – das hat interessante Konsequenzen für die Möglichkeit, Leben in diesem System zu finden.

Ein Planet im Alpha Centauri System
Ein Planet im Alpha Centauri System
Das nächste Sternsystem zu unserem Sonnensystem heisst Alpha Centauri. Es besteht zunächst einmal aus zwei Sternen, die sich gegenseitig in etwa 79.9 Jahren einmal umkreisen. Dabei kommen sie sich auf bis zu 11.2 Astronomische Einheiten nahe (also die 11.2fache Entfernung der Erde von der Sonne), um sich danach wieder auf 36 Astronomische Einheiten voneinander zu entfernen (das entspricht etwa einer Schwankung zwischen den Bahnen von Saturn und Pluto in unserem eigenen Sonnensystem).

Der grössere der beiden Sterne (Alpha Centauri A) ist unserer Sonne sehr ähnlich, rund 50% heller und etwas grösser, aber ansonsten ebenfalls ein ruhiger, gelber Zwergstern. Der kleinere der beiden Sterne (Alpha Centauri B) ist etwas kühler und kleiner, ein oranger Zwergstern mit rund 50% der Sonnenleuchtkraft.

Beide Sterne sind genug weit voneinander entfernt, dass jeder ein eigenes, kleines Planetensystem aus Felsplaneten (wie Merkur, Venus, Erde und Mars) haben könnte. Computersimulationen haben gezeigt, dass Bahnen bis zu einer Entfernung von etwa 2 Astronomischen Einheiten von den jeweiligen Sternen entfernt stabil sind – das Innere Sonnensystem (von Merkur bis Mars) hätte als gerade Platz im Orbit um beide Sterne.

Grosse Gasriesen wie Jupiter und Saturn hingegen dürfte es in diesem Bereich nicht geben. Zum einen braucht es zu ihrer Bildung leichte Gase wie Wasserstoff und Helium – so nahe an den Sternen können sich diese aber nicht bilden, die Temperatur dafür ist einfach zu hoch. Zudem hätte man grosse Gasriesen mit den heutigen Suchtechniken längst entdeckt.

Da die Sterne des Alpha Centauri-Systems zudem noch deutlich mehr schwere Elemente (aus denen sich Planeten bilden könnten) enthalten als die Sonne, sind sich die Wissenschaftler ziemlich einig, dass es im Orbit um die beiden Sterne jeweils zwischen 2 und 5 Felsplaneten geben sollte.

Weiter draussen, ab einer Entfernung von rund 100 Astronomischen Einheiten vom Schwerpunkt der beiden Sterne entfernt, könnten weitere, kleine Planeten existieren, vielleicht so etwas wie ein Kuipergürteln mit Objekten darin, die bis zur Grösse von Pluto oder 2003UB313 heran reichen könnten. Noch weiter draussen vermutet man eine Oortsche Wolke, eine kugelförmige Kometenwolke wie bei unserem Sonnensystem.

Nun gibt es noch einen dritten Stern in diesem System – Proxima Centauri. Dieser Stern fällt stark von den anderen beiden ab: Er ist klein, hat nur knapp 12.3% der Sonnenmasse (und ist damit „nur“ rund 130 mal schwerer als Jupiter) und nur zwischen 1 und 5% der Helligkeit der Sonne. Zurzeit ist der rötlich glimmende Winzling gut 13000 Astronomische Einheiten von den anderen beiden entfernt. Lange Zeit war unklar, ob Proxima Centauri die anderen beiden Sterne überhaupt umkreist: Er bewegt sich zwar in der gleichen Richtung wie die anderen beiden durch die Galaxis und scheint auch etwa gleich alt zu sein – doch Messungen schienen zu zeigen, dass er ein wenig zu schnell unterwegs ist, um in dieser Entfernung noch in einer stabilen Umlaufbahn um die anderen beiden Sterne gefangen zu sein. Seine Nähe zu den anderen Sternen wäre in diesem Fall nur ein Zufall.

Die Wissenschaftler hinter dem (englischen) Oklo-Projekt, ein Weblog, das von Wissenschaftlern geschrieben wird, die ein grosses Interesse an der Exoplanetenforschung haben, schauten nun noch einmal etwas genauer in die Daten, die der Himmelvermessungs-Satellit „Hipparchos“ in den 90er Jahren gesammelt hatte. Sie kamen zum Schluss, dass sich Proxima Centauri gerade knapp noch in einer sehr weiten Umlaufbahn um die beiden Sterne Alpha Centauri A und B befindet. Auf dieser Umlaufbahn braucht Proxima Centauri rund 1 Million Jahre für einen einzigen Umlauf um die anderen beiden Sterne. Diese Umlaufbahn ist relativ exzentrisch (sie weicht also stark von der Kreisform ab): Proxima nähert sich den anderen beiden Sternen bis auf etwa 1000 Astronomische Einheiten an, und entfernt sich darauf wieder auf ca. 20000 Astronomische Einheiten.

Damit hätten wir „Alpha Centauri“ und „Proxima“, wie im Titel versprochen – doch was ist nun mit dem „Leben“? Die Entdeckung, dass Proxima Centauri sich tatsächlich in einer Umlaufbahn um die beiden anderen Sterne des Alpha Centauri Systems befindet, bedeutet, dass die Chancen, in diesem Sternsystem einen erdähnlihen Planeten zu finden, gerade sprunghaft gestiegen sind. Warum?

Die oben erwähnten 2 bis 5 Planeten in der Umlaufbahn um die beiden helleren Sterne entstanden in einer heissen, trockenen Umgebung. So nahe an den Sternen konnte kein Eis kondensieren, die Planeten, die sich bildeten, enthalten deshalb praktisch kein Wasser und auch keine anderen flüchtigen Stoffe wie Methan, Kohlendioxid, Stickstoff… Alle wichtigen Zutaten für Leben fehlen also. Doch nun kommt Proxima Centauri ins Spiel: Einmal jede Million Jahre nähert sich der kleine Stern den anderen beiden Sternen und durchkreuzt dabei die Oortsche Kometenwolke des Systems, wirbelt den mutmasslichen Kuipergürtel durcheinander… dabei werden eisige Kometen ins Innere des Sternsystems abgelenkt – diese stürzen in die Sterne, werden in der interstellaren Raum geschleudert oder fallen schliesslich auf einen der Planeten. Die Planeten des Alpha-Centauri-Systems verfügen zwar selbst über kein Wasser, doch einmal in jeder Million Jahre geht ein Kometenregen auf sie nieder und versorgt sie damit.

Reichen diese Kometenschauer aus, um einen Ozean wie auf der Erde zu erzeugen? Die Ozeane der Erde enthalten rund 1.4 Milliarden Kubikkilometer Wasser. Das Alpha-Centauri-System ist etwa 6.52 Milliarden Jahre alt, das heisst, seit dem Beginn des Systems haben rund 6520 Kometenschauer stattgefunden. Um damit 1.4 Milliarden Kubikkilometer Wasser zu übertragen, müssen pro Kometenschauer mindestens 200000 Kubikkilometer Wasser den Planeten erreichen. Das entspricht einem Kometen aus Wassereis mit 38 km Radius, oder 100 Kometen von 8 km Radius, oder 1000 Kometen von 4 km Radius (nicht eingerechnet hier sind Verluste von Wasser über Atmosphäre in den Weltraum). Das scheint mir relativ viel zu sein (jedenfalls deutlich häufiger als auf der Erde!) – ich würde vermuten, dass die wahren Raten deutlich darunter liegen. Damit dürften die Planeten des Alpha-Centauri-Systems insgesammt trockener sein als die Erde.

Leben wäre auch bei geringeren Wassermengen möglich, es muss dann eben mit geringeren Wassermengen auskommen. Bei den regelmässigen Katastrophen (hunderte Kometeneinschläge einmal pro Million Jahre!) würde sich jedoch kaum komplexes, mehrzelliges Leben wie auf der Erde bilden. Das Leben auf einem Planeten in einer Umlaufbahn um Alpha Centauri A oder B wäre also vermutlich auf primitive Einzeller beschränkt.

Interessant, wie die Frage, ob ein kleiner, rötlich glimmender Stern um zwei andere Sterne kreist, darüber entscheiden kann, ob es in diesem System Wasser – und damit Leben? – gibt oder nicht. Die Astronomie steckt eben voller Ãœberraschungen.

Weitere Infos:

Oklo-Projekt

Solstation: Alpha Centauri

8 Kommentare

  1. Wäre es nicht faszinierend alle hlbe Jahr am Nachthimmel die zweite Sonne zu sehen.
    Wenn sie dann dichter beieinander stünden (Bild oben), könnte man z.B. in der Morgenröte VOR dem eigentlichen Sonnenaufgang eine kleinere Sonne aufgehen sehen…

    Was wäre aber mit einem bewohnbarem Mond dicht um einen Gasriesen (unentdeckt also unter 2 Jupitermassen) der sich um Proxima Centauri bewegt?
    Es bilden sich durchaus Gasriesen dicht um Sterne.
    Würde der Gasriese den Mond nicht durch sein Sarkes Magnetfeld vor Proximas Flares schützen können?

    Vielleicht ist die Natur Flexiebel genug um für die Langwellige Strahlung von Proxima eine Art \“Photosynthese für Infrarot\“ zu entwickeln…

  2. Lithium in Alpha Centauri, siehe:

    oklo.org/2009/11/22/lithium-induced-speculations/

    Alpha Centauri ist metallreicher als die Sonne, aber Lithium ist relativ zu der erhöhten Konzentration, die man daraus erwarten würde, verarmt. Das heisst, obwohl die Lithium-Konzentration von Alpha Centauri höher ist, darf man auch dort Planeten erwarten, wenn das Modell so stimmt. Es könnte nämlich auch sein, dass der Begleitstern zu den zusätzlichen Mischungsprozessen führt, die sonst – gemäss der von Israelian et al vorgeschlagenen Erklärung – von Planeten ausgelöst werden.

    Die Zone, in der Planetenbahnen stabil sein können, ist auf maximal ~2-3 AU beschränkt. Das sollte allerdings knapp reichen…

  3. Wissen sie zufällig den Anteil an Lithium den Alpha Centauri A und B haben. Ist der genauso gering wie der der Sonne ? Das würde auf Planeten hinweisen.

    Ich finde Alpha Centauri ist der mit Abstand interessanteste Stern da er noch halbwegs erreichbar ist. Mit 1% C wäre er ja schon in einem überschaubaren Zeitrahmen zu besuchen. Und mit 10% C wäre der sogar in einer Lebzeit zu erreichen. Wenn es dort einen Planeten gibt ist er entweder warm oder heiss. Wer weiss evtl gibts dort etliche Planeten (Pluto-Erdgröse) Ich kann mir einfach nicht vorstellen das dort NIX ist unser Sonnensystem ist auch vollgestopft mit Materie. Dort könnte es sogar ein dutzend Planeten in habitablen Zonen geben (Pluto-Erdgrösse).

  4. Nun, es gibt folgende (recht aktuelle) Arbeit dazu.

    arxiv.org/abs/astro-ph/0607401

    Demnach ist Proxima \“knapp\“ gebunden.

    Die Sache ist auch die, es ist einfach extrem unwahrscheinlich, einen ungebundenen Roten Zwerg so nahe an zwei Sternen (Alpha Centauri A & B) zu beobachten, zumal er sich auch noch mit der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegt wie die anderen zwei. Diese Beobachtung ist so unwahrscheinlich (ich habe eine Zahl von 1:1 Mio im Kopf), dass man einfach davon ausgehen kann, dass Proxima gebunden ist. Aber natürlich will man das auch testen, und das wurde in der oben genannten Arbeit getan.

  5. \“Neue Untersuchungen zum Sternsystem Alpha Centauri – dem nächstgelegenen zum Sonnensystem – zeigen, dass es tatsächlich ein Dreifach-Sternsystem ist.\“ Gibt es hierfür Belege? IIRC ist es bis heute nicht ganz sicher, ob das wirklich so ist.

  6. Beim Versuch, den Beitrag von Jan hierher zu verschieben, ist er leider verloren gegangen… Naja, Jan fragte, ob es bereits neue Erkenntnisse gäbe, was einen allfälligen Begleiter von Proxima Centauri angeht, und ob man Felsplanetenbegleiter der Alpha Centauri A und B Sterne mit heutigen Methoden finden könne.

    Nun, zur ersten Frage: Proxima Centauri hat in einer Entfernung von zwischen 0.008 und 2 AU keinen Planetenbegleiter, der schwerer als 2 Jupitermassen wäre – das ist der gegenwärtige Stand der Dinge. Kleinere Begleiter sind denkbar.

    Was Planeten um Alpha Centauri A & B angeht, diese könnten zur Zeit nur mit unverhältnissmässig grossem Aufwand gefunden werden: Der Artikel auf der oklo.org-Seite spricht von 208 Nächten a 10 Stunden Beobachtungszeit, die nötig wären, um einen Planeten mit 2 Erdmassen im Orbit um Alpha Centauri B zu entdecken. Doch Teleskopzeit ist teuer, und die Entdeckung eines terrestrischen Planeten im Alpha Centauri System wäre zwar sensationell, aber eben doch nicht so viele Näche wert. Wir müssen uns wohl noch etwas gedulden.

Antworten

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.


*