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In ihrem Paper Bayesian search for low-mass planets around nearby M dwarfs – Estimates for occurrence rate based on global detectability statistics berichten Mikko Tuomi von der Uni Hertfordshire von der Suche nach terrestrischen Planeten um die M-Typ Sterne, die roten Zwerge. Diese eigene sich hervorragend zur Suche von Planeten, da die Massendifferenz zwischen Stern und Planet(en) geringer ist. Auch die kürzeren Umlaufzeiten sind praktisch, da kommt man schneller zum Paper. Rote Zwerge sind häufig – ca. 3/4 aller Sterne. Also würde das Vorkommen von terrestrischen Planeten um diese Art Sterne die Gesamtzahl der erdähnlichen Planeten stark beeinflussen.
Die Autoren wenden neue Auswertungsverfahren auf Archivdaten an, und kommen zum Ergebnis, dass in etwa ein Planet im Massenbereich unter 10 Erdmassen pro rotem Zwerg zu erwarten ist, und ca. 0.2 solcher Planeten in der bewohnbaren Zone.

Bei Planeten in der habitablen Zone stellt sich natürlich gleich die planetare Gretchenfrage: Wie sieht es denn mit dem Leben dort aus.
Dazu passt ein weiteres kürzlich veröffentlichtes Paper von Brown et al., Photosynthetic Potential of Planets in 3:2 Spin Orbit Resonances. Dummerweise im International Journal of Astrobiology, meiner Meinung nach nicht unbedingt das beste Journal. Andererseits kenne ich den Letzt-Autor, und der ist zumindest seriös. Also will ich mich mal nicht von meinen Vorurteilen leiten lassen. Laut dem Paper gibt es mit der bewohnbaren Zone (Habitable Zone, HZ) um diese Sterne niedriger Masse ein Problem.

Aufgrund der Nähe zum Stern sind sie durch dessen Gezeitenkräfte ‚tidally locked‘, sie unterliegen einer gebundenen Rotation (die Übersetzung musste Ich auch erst nachschauen, da sage einer Bloggen bildet nicht). Die Anziehungskraft des größeren Körpers bremst die Umdrehung des kleineren durch Gezeitenreibung ab. Das bedeutet, dass die Umdrehungszeit und Umlaufszeit um den Zentralkörper (hier Sonne) gekoppelt sind. Im Extremfall zeigt ein Körper dann dem größeren immer nur noch dieselbe Seite. Das bedeutet, dass sie dem Stern immer die gleiche Seite zeigen. Das wäre extrem schlecht für die Bewohnbarkeit.
Allerdings, so die Autoren des zweiten Papers, zeigt der Fall Merkur in unserem Sonnensystem, dass auch andere Resonanzen möglich sind.
Merkur unterliegt einer Spin-Bahn Resonanz, das Verhältnis von Umdrehungszeit und Rotation lässt sich mit zwei natürlichen Zahlen ausdrücken. Im Falle Merkur ist diese Resonanz 3:2 – also während zweier Merkurjahre dreht sich der kleine Planet dreimal um sich selber.
Was bedeutet das dann für die potentiellen Lebensformen? Ausgehend von einem terrestrischen Planeten in der Größe und einer Atmosphäre ähnlich der Erde, in 0.1 AU Abstand von einem roten Zwergstern, wird die auf der Oberfläche eintreffende Wärme berechnet. im jährlichen Durchschnitt kommt zwar genug für irdisches Leben auf der Oberfläche an. Aber die durch die langsame Drehung erzeugte, lange Nacht ist gefährlich. Im Extremfall der gebundenen Rotation scheint die Möglichkeit zu bestehen, dass die gesamte Atmosphäre auf der kalten Nachtseite in einer riesigen Kältefalle gefriert. Das ist aber nicht unvermeidbar, gerade dichte Atmosphären erlauben genug Wärmetransport um dies zu vermeiden. Im 3:2 Fall scheint dies auch kein Problem zu sein. Eine Diskussion robuster Lebensformen auf der Erde kommt zum Schluss, dass auch die erwarteten langen Nächste kein grundsätzliches Problem darstellen. Der lange Tag könnte allerdings aufgrund der bis zu 2 fach höheren Röntgen und UV Strahlung in diesem Fall Probleme bereiten.
Generell ist der Schluss des Papers, dass auch solche ‚Extrem‘-Planeten in der habitablen Zone um die häufigen roten Zwerge durchaus bewohnbar wären.

2 Kommentare zu “Klein, aber fein: Leben auf Exoplaneten um rote Zwerge

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