Proxima Centauri b

Exoplanet
Proxima Centauri b

Proxima Centauri (klein, in der Bildmitte), umgeben von der habitablen Zone (grün) mit der Umlaufbahn seines Planeten; in der linken Bildhälfte zum Vergleich die Sonne mit der Merkurbahn.

Proxima Centauri (klein, in der Bildmitte), umgeben von der habitablen Zone (grün) mit der Umlaufbahn seines Planeten; in der linken Bildhälfte zum Vergleich die Sonne mit der Merkurbahn.
SternbildZentaur
Position
Äquinoktium: J2000.0
Rektaszension14h 29m 43s
Deklination−62° 40′ 46″
Orbitdaten
ZentralsternProxima Centauri
Große Halbachse0,0485 AE [1]
Exzentrizität0.109 +0.076−0.068 [1]
Umlaufdauer11,184 Tage [1]
Weitere Daten
Radius1,1 Erdradien
Mindestmasse1,17 Erdmassen [1]
Entfernung1,302 pc
Geschichte
EntdeckungGuillem Anglada-Escudé et al.
Datum der Entdeckung24. August 2016 (Veröffentlichung)

Proxima Centauri b (kurz auch Proxima b) ist der nach aktuellem Forschungsstand erdnächste erwiesene Exoplanet.[2][3] Er umkreist den etwa 4,2 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern Proxima Centauri innerhalb dessen habitabler Zone und wurde im August 2016 mit der Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen.[4][5] Auf ihm könnte flüssiges Wasser existieren, eine wichtige Voraussetzung für erdähnliches Leben.[6]

Die Entdeckung ist zum einen wegen der relativen Nähe des Exoplaneten bedeutend, die weitere Untersuchungen erleichtert. Außerdem hat Proxima Centauri b einen Earth Similarity Index von 0,87 und war damit zum Zeitpunkt seiner Entdeckung Spitzenreiter unter den potentiell bewohnbaren Exoplaneten. Schließlich ist die Entdeckung auch deshalb bedeutend, weil sein Stern Proxima Centauri zur häufigsten Sternart in der Milchstraße gehört. Geschätzte 70 bis 80 Prozent aller Sterne in der Milchstraße sind Rote Zwerge.[7]

Eigenschaften

Anfangs ging man davon aus, dass die Masse von Proxima Centauri b mindestens 1,27 Erdmassen beträgt, abhängig von der bis 2020 unbekannten Bahnneigung hätte die Masse auch größer sein können, wobei er mit 90 % Wahrscheinlichkeit eine Masse von unter 3 Erdmassen hätte.[Anm. 1][8] Neue Messungen durch den Spektrografen ESPRESSO am Very Large Telescope haben eine Masse von nur 1,17 Erdmassen ergeben; Proxima Centauri b gehört aufgrund seiner Masse damit wahrscheinlich zu den erdähnlichen (Exo-)Planeten.[1]

Der von ihm umrundete Stern Proxima Centauri ist ein Roter Zwerg im Sternbild Centaurus. Er ist mit 4,247 Lichtjahren Entfernung zur Sonne der nächstgelegene Stern.

Proxima Centauri b hat vermutlich eine gebundene Rotation. In diesem Fall ist anzunehmen, dass seine lichtbeschienene Hemisphäre deutlich heißer als die vom Stern abgewandte Seite ist.[6] Die aus der Leuchtstärke des Sterns, der Entfernung und einer angenommenen Albedo von 0 berechnete Gleichgewichtstemperatur des Planeten beträgt 234 Kelvin (−39 °C), die Oberflächentemperatur kann aber aufgrund des Treibhauseffekts höher sein, falls der Planet eine Atmosphäre besitzt.

Nach Simulationen, die im Mai 2017 veröffentlicht wurden, ist je nach den tatsächlichen genauen Bahnparametern und der tatsächlichen Atmosphärenzusammensetzung flüssiges Wasser auf der Oberfläche möglich.[9][10]

Entdeckung

Die Abbildung zeigt Änderungen der Geschwindigkeit des Sterns Proxima Centauri von der Erde weg bzw. auf sie zu ab dem 1. Januar 2016. Das regelmäßige Muster der sich verändernden Radialgeschwindigkeiten (rot und senkrechte Achse) wiederholt sich mit einer Periode von 11,2 Tagen – der Umlaufzeit des Planeten, der damit indirekt angezeigt wird (blaue Linie).

Die ersten Hinweise auf den Exoplaneten wurden 2013 von Mikko Tuomi durch Auswertung archivierter Beobachtungsdaten gefunden. Um diese Entdeckung zu bestätigen, wurde von der Europäischen Südsternwarte ESO unter Leitung von Guillem Anglada-Escudé[11] im Januar 2016 ein Projekt mit dem Namen Pale Red Dot (eine Anspielung auf Pale Blue Dot) gestartet. Es fand Proxima Centauri b schließlich mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode.

Die Messungen wurden in Chile mit dem Spektrographen HARPS am La-Silla-Observatorium und dem UVES-Spektrographen des VLT am Paranal-Observatorium durchgeführt. Die Entdeckung des Exoplaneten wurde am 24. August 2016 vom Forscherteam der Londoner Queen Mary University in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.[5] Das Nachrichtenmagazin Der Spiegel berichtete bereits am 12. August 2016 über die (vermutete) Entdeckung.[12][13]

Proxima Centauri b und sein Mutterstern

Vergleich der scheinbaren Größe und der Farbe der Sonne von der Erde aus gesehen (links) und Proxima Centauri, bei erdgleicher Atmosphäre von Proxima Centauri b aus gesehen (rechts)

Von seinem Planeten aus gesehen erscheint der Mutterstern Proxima Centauri deutlich größer als die Sonne von der Erde aus. Proxima Centauri ist zwar deutlich kleiner als diese, aber dem Planeten wesentlich näher. Der scheinbare Durchmesser des Zentralgestirns beträgt etwa 1,5°, etwa das Dreifache der scheinbaren Größe der Sonne.

Der Begriff „Roter Zwerg“ darf nicht wörtlich verstanden werden. Proxima Centauri ist zwar weniger heiß als die Sonne, trotzdem erscheint sein Licht weiß und nicht rötlich, da es einer Temperatur der Photosphäre von 3040 K entspringt.[14]

Spekulative Modelle zur Oberflächentemperatur

Da vom Planeten nur seine Mindestmasse, die Umlaufdauer und die Entfernung zum Mutterstern bekannt sind, kann man über die chemischen und physikalischen Verhältnisse auf seiner Oberfläche derzeit kaum Aussagen treffen. Simulationen wie die in den folgenden beiden Videos zeigen mögliche Szenarien für die Temperaturverteilung, einmal bei einer 3:2-Bahnresonanz und einmal bei gebundener Rotation.

Die Simulationen gehen von einer erdähnlichen Atmosphäre und einer Wasseroberfläche aus. Die Strichlinie beschreibt den Übergang von Eis zu flüssigem Wasser.

  • 3:2-Resonanz

  • Gebundene Rotation

Weblinks

Commons: Proxima Centauri b – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Anmerkung

  1. ↑ Ist der Winkel zwischen dem Normalenvektor der Bahnebene und der Beobachtungsrichtung Erde – Proxima Centauri, so beträgt die wahre Masse .

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c d e A. Suárez Mascareño, J. P. Faria, P. Figueira, C. Lovis, M. Damasso: Revisiting Proxima with ESPRESSO. In: Astronomy & Astrophysics. Band 639, Juli 2020, ISSN 0004-6361, S. A77, doi:10.1051/0004-6361/202037745, arxiv:2005.12114.
  2. ↑ Lukas Wieselberg: Planet um erdnächsten Stern entdeckt. ORF, 24. August 2016, abgerufen am 1. Dezember 2020.
  3. ↑ Nicola Davis: Discovery of potentially Earth-like planet Proxima b raises hopes for life. In: The Guardian. 24. August 2016, abgerufen am 24. August 2016.
  4. ↑ Alexandra Witze: Earth-sized planet around nearby star is astronomy dream come true. In: Nature. 24. August 2016, S. 381–382, doi:10.1038/nature.2016.20445 (nature.com [abgerufen am 24. August 2016]).
  5. ↑ a b Guillem Anglada-Escudé et al.: A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri. In: Nature. Band 536, Nr. 7617, 25. August 2016, ISSN 0028-0836, S. 437–440, doi:10.1038/nature19106 (englisch, nature.com).
  6. ↑ a b A Potentially Habitable World in Our Nearest Star – Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. (Nicht mehr online verfügbar.) In: upr.edu. phl.upr.edu, archiviert vom Original am 2. Mai 2019; abgerufen am 25. August 2016.
  7. ↑ Erdähnlicher Planet bei Proxima Centauri. Max-Planck-Gesellschaft, 24. August 2016, abgerufen am 31. August 2016.
  8. ↑ Franck Marchis: Proxima Centauri b: Have we just found Earth’s cousin right on our doorstep? The Planetary Society, 24. August 2016, abgerufen am 24. August 2016.
  9. ↑ Ian A. Boutle et al.: Exploring the climate of Proxima B with the Met Office Unified Model. In: Astronomy & Astrophysics. Band 601, 17. Mai 2017, doi:10.1051/0004-6361/201630020 (aanda.org [PDF]).
  10. ↑ Lebensfreundliches Klima auf Proxima B? – Erdzwilling könnte erstaunlich stabile Klimabedingungen bieten. scinexx, 17. Mai 2017, abgerufen am 17. Mai 2017.
  11. ↑ Erdähnlicher Planet bei Proxima Centauri. Max-Planck-Gesellschaft, abgerufen am 31. August 2016.
  12. ↑ Wissenschaftliche Sensation: Mögliche zweite Erde in unserer Nachbarschaft entdeckt. In: Der Spiegel. 12. August 2016, abgerufen am 1. Dezember 2020.
  13. ↑ Robert Gast: Exoplanet «Proxima b»: Die beste der fremden Welten. In: Neue Zürcher Zeitung. 24. August 2016, abgerufen am 1. Dezember 2020.
  14. ↑ Tilmann Althaus, Axel M. Quetz: Roter Zwerg – aber keine rote Laterne! In: Sterne und Weltraum 10/2016, Seite 27

Auf dieser Seite verwendete Medien

Proxima Centauri and its planet compared to the Solar System cropped.jpg
Autor/Urheber: ESO/M. Kornmesser/G. Coleman, Lizenz: CC BY 4.0
Diese Grafik vergleicht die Bahn des Planeten (Proxima b) um Proxima Centauri mit der gleichen Region in unserem Sonnensystem. Proxima Centauri ist kleiner und kühler als unsere Sonne und die Planetenbahn liegt viel näher am Stern als Merkur bei unserer Sonne. Als Ergebnis liegt die Bahn innerhalb der habitablen Zone, wo flüssiges Wasser auf der Oberfläche existieren kann.
Numerical simulation of possible surface temperatures on Proxima b (3 2 resonance).ogg
Autor/Urheber: ESO/M. Kornmesser, Lizenz: CC BY 4.0
A numerical simulation of possible surface temperatures on Proxima b performed with the Laboratoire de Météorologie Dynamique's Planetary Global Climate Model. Here it is hypothesised that the planet possesses an Earth-like atmosphere and that it is covered by an ocean (the dashed line is the frontier between the liquid and icy oceanic surface). Two models exist for the planet's rotation. Here the planet is in a so-called 3:2 resonance (a natural frequency for the orbit), and is seen as a distant observer would do during one full orbit.
Numerical simulation of possible surface temperatures on Proxima b (synchronous rotation).ogg
Autor/Urheber: ESO/M. Kornmesser, Lizenz: CC BY 4.0
A numerical simulation of possible surface temperatures on Proxima b performed with the Laboratoire de Météorologie Dynamique's Planetary Global Climate Model. Here it is hypothesised that the planet possesses an Earth-like atmosphere and that it is covered by an ocean (the dashed line is the frontier between the liquid and icy oceanic surface). Two models exist for the planet's rotation. Here the planet is in synchronous rotation (like the Moon around the Earth), and is seen as a distant observer would do during one full orbit.
The motion of Proxima Centauri in 2016, revealing the fingerprints of a planet.jpg
Autor/Urheber: ESO/G. Anglada-Escudé, Lizenz: CC BY 4.0
Die Bewegung von Proxima Centauri in 2016 verrät einen Planeten und dessen Eigenschaften Die Abbildung zeigt für die erste Jahreshälfte von 2016, wie sich Proxima Centauri von der Erde weg bzw. auf sie zu bewegt. Zeitweise bewegt sich Proxima Centauri mit 5 Kilometer pro Stunde auf die Erde zu – normale Gehgeschwindigkeit – dann wieder entfernt er sich mit derselben Geschwindigkeit. Dieses regelmäßige Muster der sich verändernden Radialgeschwindigkeiten wiederholt sich mit einer Periode von 11,2 Tagen. Eine sorgfältige Analyse der kleinen Dopplerverschiebungen im Spektrum des Sternes ergab die Anwesenheit eines Planeten mit einer Masse von zumindest 1,3 Erdmassen und einer Entfernung von Proxima Centauri von 7 Millionen Kilometer – nur 5 % der Sonne-Erde Entfernung.
Angular apparent size comparison of the Sun seen from Earth and of Proxima Centauri seen from Proxima Centauri b.tiff
Autor/Urheber: ESO/G. Coleman, Lizenz: CC BY 4.0
An angular size comparison of how Proxima will appear in the sky seen from Proxima b, compared to how the Sun appears in our sky on Earth. Proxima is much smaller than the Sun, but Proxima b lies very close to its star. Also, when viewed from a planet’s surface with atmospheric conditions similar to Earth’s surface, the star will appear considerably paler than the Sun: Proxima has a surface temperature of 3040 K, hotter than light bulbs (2300–2900 K), thus its light is white. As Proxima’s light has relatively less short-wave (blue) components, the blue sky appears darker, and therefore the white balancing in a human eye would shift the perception of the star disk less intensively towards a “golden sun”.