Barnards Pfeilstern wird von Exoplaneten umkreist

Planeten, die um andere Sterne als um unsere Sonne kreisen, entdecken Weltraumforscher dank der modernen Teleskope häufig. Diese Planeten außerhalb unseres Sonnensystems werden als Exoplaneten bezeichnet. Inzwischen sind mehr als 7.000 Exoplaneten bekannt.
Erst kürzlich wurde ein Exoplanet mit ungefähr der halben Masse der Venus entdeckt, der den erdnächsten Einzelstern, Barnards Pfeilstern im Sternbild Schlangenträger, umkreist.

Barnards Pfeilstern – ein roter Zwerg

Barnards Pfeilstern wurde nach E. E. Barnard benannt, der ihn 1916 im Sternbild Schlangenträger (lateinisch Ophiuchus) entdeckte. Die Bezeichnung Pfeilstern ist auf die schnelle Eigenbewegung des Sterns am Himmel zurückzuführen, die wiederum der Nähe zu unserem Sonnensystem geschuldet ist. Der Rote Zwerg gehört zu den lichtschwächsten Sternen.
Seine Leuchtkraft entspricht nur ungefähr einem Hundertstel der Leuchtkraft der Sonne. In unserer Galaxis sind Rote Zwerge der häufigste Sternentyp. Es handelt sich um kleine, relativ kühle Sterne. Im Umkreis unseres Sonnensystems sind etwa 80 Prozent aller Sterne Rote Zwerge. Astronomen haben bei einigen dieser Roten Zwerge bereits Exoplaneten entdeckt.

Barnards Pfeilstern ist nur ungefähr sechs Lichtjahre von der Erde entfernt und damit der nächstgelegene Einzelstern außerhalb unseres Sonnensystems.

Von Europa aus ist der Stern im Sternbild Schlangenträger gut zu sehen. Noch näher an der Erde sind Proxima- und Alpha-Centauri mit nur 4,2 Lichtjahren Entfernung. Allerdings handelt es sich bei diesen Sternen im Sternbild Zentaur nicht um Einzelsterne, sondern um ein Mehrfachsystem.

Exoplanet bei Barnards Pfeilstern entdeckt

Erst kürzlich konnten Astronomen einen Exoplaneten nachweisen, der Barnards Pfeilstern umkreist. Sie werteten dazu Beobachtungen mit Teleskopen aus. Im Jahr 2018 entdeckten sie eine wiederkehrende Verschiebung im Spektrum des Sterns, die auf die Existenz eines Exoplaneten hindeutete. Die Umlaufperiode dieses Planeten wurde mit etwa 233 Tagen angenommen. Der Fund konnte nicht durch weitere Beobachtungen bestätigt werden. Die beobachtete Spektralsignatur konnte auch durch die Aktivität des Roten Zwergs verursacht worden sein. Die Astronomen nahmen weitere Untersuchungen vor, um Klarheit zu erhalten.

Jonay González Hernández und sein Team vom Instituto de Astrofísica de Canarias in Spanien nutzten den hochauflösenden ESPRESSO-Spektografen, der zum Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in der chilenischen Atacama-Wüste gehört. Das VLT verfügt über vier große Spiegelteleskope mit Hauptspiegeln der Acht-Meter-Klasse. Die Forscher werteten für ihre Studie 157 ESPRESSO-Beobachtungen aus der Zeit von Mai 2019 bis Juli 2023 aus. Sie zogen auch Daten von Instrumenten des La-Silla-Observatoriums in Chile und des Calar-Alto-Observatoriums in Spanien heran. Die computergestützten Auswertungen zeigten im Lichtspektrum von Barnards Pfeilstern mehrere auffällige Signale.

Taumelbewegung verrät Existenz von Exoplaneten

Im Abstand von ungefähr 3,15 Tagen zeigten sich die meisten periodischen Verschiebungen. Die Astronomen überprüften die Beobachtungen näher und glichen sie mit der Aktivität des Sterns ab. Sie stellten fest, dass die Signale von einem Exoplaneten kommen mussten. González Hernández und sein Team bestätigten das Planetensignal.

Wie die VLT-Beobachtungen zeigen, könnten außer dem kürzlich entdeckten Exoplaneten noch drei weitere Exoplaneten Barnards Pfeilstern umrunden. Erst mit nachfolgenden Beobachtungen lässt sich deren Existenz bestätigen.

Das von den Forschern genutzte Instrument ESPRESSO des VLT bildet Planeten nicht direkt ab. Die Taumelbewegungen des Sterns verraten die Existenz von Exoplaneten, da diese Planeten mit ihren Gravitationskräften solche Bewegungen auslösen. Diese Gravitationskräfte sind nur gering und fordern ein hochempfindliches Instrument zu deren Nachweis. Weitere Messungen mit anderen Instrumenten bestätigten die Ergebnisse der Forscher.

Barnard B als massearmer Exoplanet

Der neu entdeckte Exoplanet trägt den Namen Barnard B und gehört zu den masseärmsten bekannten Exoplaneten. Er hat ungefähr die Hälfte der Masse der Venus. Barnard B ist einer der wenigen Exoplaneten, die eine geringere Masse als die Erde haben. In nur 3,15 Erdtagen umkreist der Exoplanet Barnards Pfeilstern. Seine Umlaufbahn ist damit außerordentlich eng. Im Vergleich dazu umkreist Merkur als sonnennächster Planet die Sonne in 88 Tagen.

Die Beobachtungen der Forscher, die auf drei weitere Exoplaneten um Barnards Pfeilstern hindeuten, geben sogar Anhaltspunkte über die Umlaufzeiten dieser Exoplaneten.

Sollten diese Exoplaneten tatsächlich existieren, könnten die Umlaufzeiten bei 2,34, 4,12 und 6,74 Erdtagen liegen. Die Forscher benötigen weitere ESPRESSO-Beobachtungen, um diese Exoplaneten tatsächlich nachzuweisen.

Heiße Oberfläche von Barnard B

Die Oberflächentemperatur von Barnard B liegt bei ca. 125 Grad Celsius. Der Planet kreist nicht in der habitablen Zone um seinen Heimatstern, sondern in einem kleineren Umkreis. Als habitable Zone wird der Bereich bezeichnet, der flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Gestirns ermöglicht.
Gonzáles Hernández erklärt, dass flüssiges Wasser auf der Oberfläche von Barnard B auch dann nicht möglich wäre, wenn Barnards Pfeilstern um ungefähr 2.500 Grad kühler als die Sonne wäre.