M-Zwerge könnten die besten – oder schlechtesten – außerirdischen Häuser sein
Bei der Suche nach bewohnbaren Welten jenseits unseres Sonnensystems könnten die größten und heißesten Gelegenheiten um die kleinsten und kältesten Sterne zu finden sein. Diese als M-Zwerge bezeichneten Sterne haben nur einen Bruchteil der Masse und Leuchtkraft der Sonne, sind aber mehr als zehnmal so zahlreich. Planeten, die einen M-Zwerg umkreisen, müssen sich in einer engen Umlaufbahn um den Stern befinden, um warm genug für Leben zu sein, wie Camper, die sich um ein kleines Feuer kauern. Diese Nähe macht es für Planetenjäger relativ einfach, sie zu finden, und die Häufigkeit von M-Zwergen bedeutet, dass es viele in der Nähe gibt, die es zu untersuchen gilt.
Astronomen bereiten sich nun auf eine solche Erkundung vor. Mehrere unabhängige Projekte überwachen bereits nahe gelegene M-Zwerge, und eine Reihe neuer Teleskope und Satelliten sind in Arbeit, um Planeten zu entdecken, die sie umkreisen, darunter der Transiting Exoplanet Survey Satellite der NASA (Start 2017). Diese Bemühungen machen die bevorstehende Entdeckung von potenziell bewohnbaren M-Zwergplaneten zu einer nahezu sicheren Sache. Ob sich all diese Körper tatsächlich als bewohnbar erweisen werden, ist jedoch weit weniger klar: Die gleichen sonnigen Eigenschaften, die vielversprechende M-Zwergplaneten so leicht zu finden machen, können auch die Möglichkeit von Leben auf diesen Welten ausschließen.
3 Gründe, warum M-Zwergplaneten leicht zu finden, aber schwierig für Leben sind
Taumeln und Gezeiten Astronomen finden einige Planeten, indem sie nach taumelnden Sternen suchen, einer periodischen Hin- und Herbewegung, die durch das gravitative Ziehen von unsichtbaren Welten verursacht wird. Ein erdgroßer Planet in einer bewohnbaren Umlaufbahn um einen M-Zwerg würde seine Bewegung durch den Raum mit einem nachweisbaren Meter pro Sekunde verändern, und das Taumeln würde sich alle paar Wochen oder Monate wiederholen – viel häufiger als das fast nicht wahrnehmbare Taumeln der Sonne. Aber bei einer so geringen Entfernung könnten die Gezeitenkräfte dem Planeten Energie entziehen, so dass er sich nur einmal pro Umlaufbahn dreht und dem Stern immer dieselbe Hemisphäre präsentiert, so wie der Mond der Erde. Im schlimmsten Fall könnten Wasser und Luft eines solchen Planeten ausfrieren und sich als riesige Eiskappe auf seiner kalten Nachtseite ansammeln, was die Oberfläche unbewohnbar machen würde.
Schatten und Flares Eine weitere Möglichkeit, Planeten zu lokalisieren, ist die Suche nach den Schatten von Transitwelten, also Planeten, die von der Erde aus gesehen ihre Sterne teilweise verdecken. Aufgrund ihrer engen Umlaufbahnen würden transitierende M-Zwergplaneten einen größeren Teil des Sternenlichts blockieren, als wenn sie größere Sterne umkreisen würden, wodurch ihre Schatten leichter zu sehen sind. Es gibt jedoch einen Nachteil für potenzielles Leben. M-Zwerge sind viel lichtschwächer als sonnenähnliche Sterne und viel variabler, d.h. sie werden durch Sternflecken und Sterneruptionen dramatisch heller und dunkler, wodurch die Planeten in Röntgen- und Ultraviolettstrahlung gebadet werden. Diese unvorhersehbare Strahlung könnte das Klima und die Biosphäre zerstören. Und neben einem stürmischen M-Zwerg könnte die Atmosphäre eines ansonsten bewohnbaren Planeten durch starke Flares erodiert werden.
Ein Grund, warum M-Zwerge so zahlreich sind, ist, dass sie einfach länger leben als andere Sterne – ihre Zahl wächst mit der Zeit, weil ihre geringe Größe es ihnen erlaubt, ihren Kernbrennstoff langsam und effizient zu verbrennen. Aber diese Langlebigkeit kommt erst nach einer unruhigen Jugend. Aufgrund ihrer geringen Größe und schwächeren Schwerkraft brauchen M-Zwerge länger für ihre Entstehung als viel größere Sterne. Sie können Hunderte von Millionen von Jahren als Protostern verbringen, die sich langsam aus kollabierenden Gaswolken bilden. Planeten hingegen können sich um einen solchen Protostern in nur einigen zehn Millionen Jahren bilden. In der ganzen dazwischen liegenden Zeit würden diese Welten im Licht und in der Hitze des Protosterns braten und möglicherweise das meiste lebensspendende Wasser abkochen, bevor der M-Zwerg vollständig gebildet ist.