Neue Hinweise auf einen Planeten um Alpha Centauri

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Astronomen haben mit dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA/ESA/CSA starke Hinweise auf einen riesigen Planeten gefunden, der einen Stern im unserer Sonne am nächsten gelegenen Sternensystem umkreist. Das nur 4 Lichtjahre von der Erde entfernte Dreifach-Sternsystem Alpha Centauri ist seit langem ein spannendes Ziel bei der Suche nach Welten außerhalb unseres Sonnensystems.

Es ist nur von der südlichen Hemisphäre der Erde aus sichtbar und besteht aus dem Doppelstern Alpha Centauri A und Alpha Centauri B, beides sonnenähnliche Sterne, sowie dem schwachen roten Zwergstern Proxima Centauri. Alpha Centauri A ist der dritthellste Stern am Nachthimmel. Während drei Planeten, die Proxima Centauri umkreisen, bestätigt sind, hat sich die Bestätigung der Existenz anderer Welten um Alpha Centauri A und Alpha Centauri B als schwierig erwiesen.

Exoplanet Alpha Centauri A — Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie der Gasriese im Orbit um Alpha Centauri A aussehen könnte. Beobachtungen des Dreifachsternsystems Alpha Centauri mit dem James-Webb-Weltraumteleskop deuten darauf hin, dass der potenzielle Gasriese mit etwa der Masse des Saturn den Stern in etwa der doppelten Entfernung zwischen Sonne und Erde umkreist. – Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hurt (Caltech/IPAC)

Nun liefern Webbs Beobachtungen mit seinem Mid-Infrared Instrument (MIRI) den bislang stärksten Beweis für die Existenz eines Gasriesen im Orbit um Alpha Centauri A. Die Ergebnisse wurden in einer Reihe von zwei Artikeln in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Sollte sich dies bestätigen, wäre der Planet der erdnächste, der in der bewohnbaren Zone eines sonnenähnlichen Sterns kreist. Da es sich bei dem Planetenkandidaten jedoch um einen Gasriesen handelt, gehen Wissenschaftler davon aus, dass er kein Leben, wie wir es kennen, beherbergen würde.

„Da dieses System so nah bei uns liegt, würden alle dort gefundenen Exoplaneten uns die beste Gelegenheit bieten, Daten über andere Planetensysteme als unser eigenes zu sammeln. Allerdings sind diese Beobachtungen selbst mit dem leistungsstärksten Weltraumteleskop der Welt unglaublich schwierig, da diese Sterne so hell und nah sind und sich schnell über den Himmel bewegen“, sagte Charles Beichman vom Jet Propulsion Laboratory der NASA und dem NASA Exoplanet Science Institute am IPAC-Astronomiezentrum der Caltech, Mitautor der neuen Veröffentlichungen. „Webb wurde entwickelt und optimiert, um die entferntesten Galaxien im Universum zu finden. Das Betriebsteam des Space Telescope Science Institute musste eine spezielle Beobachtungssequenz nur für dieses Ziel entwickeln, und ihre zusätzlichen Anstrengungen haben sich spektakulär ausgezahlt.“

Mehrere Runden sorgfältig geplanter Beobachtungen durch Webb, sorgfältige Analysen durch das Forschungsteam und umfangreiche Computermodellierungen halfen dabei, festzustellen, dass es sich bei der Quelle auf Webbs Bild wahrscheinlich um einen Planeten handelt und nicht um ein Hintergrundobjekt (wie eine Galaxie), ein Vordergrundobjekt (ein vorbeifliegender Asteroid) oder einen anderen Detektor- oder Bildartefakt.

Die ersten Beobachtungen des Systems fanden im August 2024 statt, wobei die koronagraphische Maske an Bord von MIRI verwendet wurde, um das Licht von Alpha Centauri A zu blockieren. Obwohl die zusätzliche Helligkeit des nahe gelegenen Begleitsterns Alpha Centauri B die Analyse erschwerte, gelang es dem Team, das Licht beider Sterne herauszurechnen und ein Objekt zu entdecken, das mehr als 10.000 Mal schwächer als Alpha Centauri A ist und etwa doppelt so weit von dem Stern entfernt ist wie die Sonne von der Erde.

Obwohl die erste Entdeckung spannend war, benötigte das Forschungsteam mehr Daten, um zu einem endgültigen Ergebnis zu gelangen. Zusätzliche Beobachtungen des Systems im Februar 2025 und April 2025 (unter Verwendung der Director’s Discretionary Time) ergaben jedoch keine Objekte, die dem im August 2024 identifizierten Objekt ähnelten.

„Wir haben es hier um einen verschwundenen Planeten zu tun! Um dieses Rätsel zu lösen, haben wir Computermodelle verwendet, um Millionen potenzieller Umlaufbahnen zu simulieren, wobei wir sowohl die Erkenntnisse aus der Sichtung des Planeten als auch aus der Nicht-Sichtung einbezogen haben“, sagte der Doktorand Aniket Sanghi vom California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien. Sanghi ist Co-Erstautor der beiden Artikel, die die Forschungsergebnisse des Teams behandeln.

Bei diesen Simulationen berücksichtigte das Team sowohl die Sichtung eines potenziellen Exoplanetenkandidaten durch das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte im Jahr 2019 als auch die neuen Daten von Webb und zog Umlaufbahnen in Betracht, die in der Gegenwart von Alpha Centauri B gravitativ stabil wären, was bedeutet, dass der Planet nicht aus dem System geschleudert würde. Die Forscher sagen, dass es nicht überraschend sei, dass in der zweiten und dritten Beobachtungsrunde mit Webb keine Entdeckung gemacht wurde.

„Wir haben festgestellt, dass sich der Planet in der Hälfte der simulierten möglichen Umlaufbahnen zu nahe an den Stern bewegte und für Webb sowohl im Februar als auch im April 2025 nicht sichtbar gewesen wäre“, sagte Sanghi.

Basierend auf der Helligkeit des Planeten in Beobachtungen im mittleren Infrarotbereich und den Umlaufbahnsimulationen gehen die Forscher davon aus, dass es sich um einen Gasriesen mit etwa der Masse des Saturn handeln könnte, der Alpha Centauri A auf einer elliptischen Bahn umkreist, die ein- bis zweimal so groß ist wie die Entfernung zwischen Sonne und Erde.

„Dies sind einige der anspruchsvollsten Beobachtungen, die wir bisher mit dem Koronographen von MIRI durchgeführt haben“, sagte Pierre-Olivier Lagage vom CEA in Frankreich, Co-Autor der Artikel und französischer Leiter der Entwicklung von MIRI. „Als wir das Instrument entwickelten, waren wir gespannt, was wir rund um Alpha Centauri finden würden, und ich freue mich darauf, was es uns als Nächstes offenbaren wird!“

„Wenn sich dies bestätigt, würde der potenzielle Planet, der auf dem Webb-Bild von Alpha Centauri A zu sehen ist, einen neuen Meilenstein in der Erforschung von Exoplaneten darstellen“, sagt Sanghi. „Von allen direkt abgebildeten Planeten wäre dies derjenige, der seinem Stern bisher am nächsten ist. Er ähnelt auch in Temperatur und Alter am meisten den Riesenplaneten in unserem Sonnensystem und ist unserem Heimatplaneten Erde am nächsten“, sagt er. „Seine bloße Existenz in einem System aus zwei eng beieinander liegenden Sternen würde unser Verständnis davon, wie Planeten in chaotischen Umgebungen entstehen, überleben und sich entwickeln, in Frage stellen.“

Wenn sich die Ergebnisse durch weitere Beobachtungen bestätigen, könnten sie die Zukunft der Exoplanetenforschung revolutionieren.

„Dies würde zu einem Prüfstein für die Exoplanetenforschung werden, mit zahlreichen Möglichkeiten für eine detaillierte Charakterisierung durch Webb und andere Observatorien“, so Beichman.

Hintergrundinformationen

Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All geschickt wurde. Im Rahmen einer internationalen Kooperationsvereinbarung stellte die ESA den Startdienst für das Teleskop mit der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung der Anpassungen der Ariane 5 für die Webb-Mission sowie für die Beschaffung des Startdienstes durch Arianespace verantwortlich. Die ESA stellte auch den Spektrografen NIRSpec und 50 % des Mittelinfrarot-Instruments MIRI zur Verfügung, das von einem Konsortium national finanzierter europäischer Institute (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit dem JPL und der University of Arizona entwickelt und gebaut wurde.

Webb ist eine internationale Partnerschaft zwischen NASA, ESA und der Canadian Space Agency (CSA).

Bildquelle: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hurt (Caltech/IPAC)