Gliese 581g: Potenziell bewohnbarer Planet – falls er existiert

Gliese 581g ist ein Kandidat für einen extrasolaren Planeten in einem Planetensystem, das nur 20 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, dessen Existenz jedoch derzeit stark bezweifelt wird. Der Exoplanet, der 2010 erstmals als Planet mit annähernd der Masse der Erde in der bewohnbaren Zone seines Wirtssterns angekündigt wurde, ist ins Visier anderer Forschungsteams geraten, die seine Entdeckung anzweifeln.

Während Tausende von Exoplaneten-Kandidaten entdeckt wurden, sind in der Regel mindestens zwei unabhängige Beobachtungen erforderlich, um zu bestätigen, dass diese Planeten tatsächlich existieren. Um wissenschaftlich korrekt zu sein, sollte der Planet von zwei verschiedenen Teams mit zwei verschiedenen Observatorien beobachtet werden. Die ursprünglichen Forscher, die Gliese 581g im Jahr 2010 gefunden hatten, verteidigten jedoch 2012 ihre Methoden und äußerten Zweifel an der Arbeit einiger anderer Teams.

Mindestens eine bekannte Exoplaneten-Datenbank führt den Planeten nicht mehr auf. Der Planet ist derzeit nicht im Habitable Exoplanets Catalog aufgeführt, der vom Planetary Habitability Laboratory der Universität von Puerto Rico in Arecibo betrieben wird. In einem Blogbeitrag vom Oktober 2014, der „Fehlstarts“ bei der Habitabilität von Exoplaneten charakterisiert, schrieb der Forscher Abel Mendez, dass der Planet nicht existiert.

Entdeckung

Der Planet wurde erstmals im September 2010 von einem Team unter der Leitung von Steven Vogt an der University of California, Santa Cruz, entdeckt. Anhand von 11 Jahren Beobachtungsdaten des W.M. Keck Observatoriums auf Hawaii entdeckte das Team zwei Planeten um den Stern Gliese 581: Gliese 581f und Gliese 581g. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal veröffentlicht und auch als Vorabdruck auf Arxiv zur Verfügung gestellt.

Der Planet befindet sich vermutlich in der bewohnbaren Zone seines Muttersterns, der ein roter Zwerg ist. Diese Art von Stern ist kühler als unsere eigene Sonne, was bedeutet, dass sich die Planeten nahe aneinander schmiegen müssen, um genügend Wärme zu erhalten, damit Wasser auf ihrer Oberfläche fließen kann. Die Astronomen definieren die Bewohnbarkeit eines Planeten im Allgemeinen danach, ob er flüssiges Wasser enthalten kann, doch es gibt viele Faktoren, die dies beeinflussen können. Dazu gehören die Atmosphäre des Planeten und die Variabilität der Energieabstrahlung des Muttersterns.

In einer Pressemitteilung, in der die Entdeckung bekannt gegeben wurde, räumten die Forscher ein, dass Gliese 581 „eine etwas wechselhafte Geschichte in Bezug auf Ansprüche auf einen bewohnbaren Planeten hat“. Zwei Planeten, die zuvor in dem System gefunden wurden, Gliese 581c und Gliese 581d, wurden später als am Rande der bewohnbaren Zone liegend angesehen. (In späteren Jahren wurde auch die Existenz von Gliese 581d in Frage gestellt). Historische Schätzungen über die Anzahl der Planeten in diesem System reichen von etwa 3 bis 6 Planeten, je nach verwendeter Methode.

Für Gliese 581g gaben die Forscher an, dass der Planet immer mit einer Seite seinem Mutterstern zugewandt ist, während die andere Seite immer im Dunkeln liegt. Die Region, in der er bewohnbar ist, liegt wahrscheinlich auf der Grenze zwischen Licht und Schatten.

Gliese 581g wurde durch die Entdeckung der Gravitationswellen gefunden, die er in seinem Mutterstern verursacht hat, aber die Forscher sagten, dass dies sehr subtil war; es waren mehr als 200 Beobachtungen mit einer Genauigkeit von 1,6 Metern pro Sekunde erforderlich. Die Daten von Keck wurden mit denen eines anderen berühmten Instruments zur Planetenjagd kombiniert, dem HARPS (High Accuracy Radial velocity Planetary Search project) am 3,6-Meter-Teleskop La Silla der Europäischen Südsternwarte in Chile. Helligkeitsmessungen des Sterns wurden auch mit einem Roboterteleskop der Tennessee State University bestätigt.

Zweifel an der Größe des Planeten

Die Existenz des Planeten wurde sehr schnell in Frage gestellt. Im Oktober dieses Jahres stellte ein Team unter der Leitung von Michael Mayor vom Genfer Observatorium auf der Internationalen Astronomischen Union weitere Datenpunkte aus den HARPS-Daten vor. Sie sahen Signale für das, was sie für vier andere Planeten in diesem System hielten, aber die Informationen wiesen nicht auf Gliese 581g hin, sagten sie.

„Der Grund dafür ist, dass trotz der extremen Genauigkeit des Instruments und der vielen Datenpunkte die Signalamplitude dieses potenziellen fünften Planeten sehr gering ist und im Grunde auf dem Niveau des Messrauschens liegt“, sagte Francesco Pepe, ein Astronom, der am Genfer Observatorium an HARPS-Daten arbeitet, in einer E-Mail für einen Artikel des Astrobiology Magazine, der auf SPACE.com.

Die Arbeit wurde auch auf der Preprint-Website Arxiv.org veröffentlicht, scheint aber nicht zur Veröffentlichung angenommen worden zu sein. Dies war ein Punkt, den Vogt in einem Artikel auf Space.com von 2012 ansprach. Er sagte auch, dass sein eigenes Team nicht zu den gleichen Schlussfolgerungen wie das Schweizer Team kommen konnte – es sei denn, sie hätten ein paar Datenpunkte entfernt.

„Ich weiß nicht, ob diese Auslassung Absicht oder ein Fehler war“, sagte er damals. „

Wissenschaftlicher Streit

Die Forschungsteams von 2010, die sich gegenseitig bekämpften, lösten eine Flut von Veröffentlichungen über 581g aus, die manchmal auch die Plausibilität anderer angeblicher Planeten in diesem System diskutierten. Darunter:

• Im Jahr 2010 sagte eine Gruppe unter der Leitung von Rene Andrae vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, dass Vogts Gruppe ihren Fund auf der Annahme basierte, dass die Planeten kreisförmige Umlaufbahnen hätten, eine Schlussfolgerung, die das deutsche Team für falsch hielt.
• Im Jahr 2011 wurde in MNRAS eine Arbeit veröffentlicht, die auf einer anderen statistischen Methode zur Analyse der HARPS- und HIRES-Daten beruht. Diese Gruppe unter der Leitung von Philip Gregory von der University of British Columbia konnte ebenfalls kein Signal finden, das auf die Existenz von 581g hindeutet.
• Im Jahr 2012 verwendete Vogt (der 581g entdeckte) die gleichen Daten wie das Schweizer Team von 2010, das 581g nicht finden konnte. Sein Team sagte, dass der Planet da ist, solange die Planeten kreisförmige Umlaufbahnen haben, und sagte, dass bestimmte Datenpunkte in der ursprünglichen Arbeit von 2010 von dem gegnerischen Team ausgelassen worden sein könnten. Vogt erklärte gegenüber Space.com, dass kreisförmige Umlaufbahnen aufgrund der dynamischen Stabilität, der Passgenauigkeit und des Prinzips der Parsimomie (Occam’s Razor)“ funktionieren. Die Arbeit wurde in den Astronomischen Nachrichten veröffentlicht.

Weitere Studien zu 581g haben jedoch starke Zweifel an seiner Existenz aufkommen lassen. Im Jahr 2014 stellte ein Team unter der Leitung von Paul Robertson, einem Postdoc an der Penn State University, fest, dass Gliese 581d (ein weiterer Planet im System) in den Daten nicht sichtbar ist, wenn man die Aktivität seiner Sonne korrigiert. In einer Pressemitteilung der Penn State University wird darauf hingewiesen, dass Sonnenflecken manchmal als Planetensignale getarnt werden können. Das Vorhandensein von Gliese 581g lässt sich aus der Umlaufbahn von Gliese 581d ableiten. Wenn 581d nicht da ist, so die Schlussfolgerung der Forscher, ist 581g auch nicht da.

Ein anderes Team unter der Leitung von Guillem Anglada-Escudé (University of London) reichte einen Kommentar zu dem Artikel ein, der im März 2015 in Science veröffentlicht wurde. Sie sagten, dass die Arbeit von Robertsons Team eine statistische Methode verwendet, die „für die Identifizierung kleiner Planeten wie GJ 581d einfach unzureichend ist“, heißt es in einer Pressemitteilung von damals. Das Team um Anglada-Escudé drängte darauf, die Daten mit einem „genaueren Modell“ neu zu analysieren.