Kühle Zwergsterne sind momentan heiße Ziele für die Suche nach Exoplaneten. Die Entdeckung von Planeten in den habitablen Zonen der Systeme TRAPPIST-1 und LHS 1140 spricht dafür, dass erdgroße Planeten um Milliarden roter Zwergsterne kreisen könnten – den häufigsten Sterntyp in unserer Galaxie. Aber viele dieser Sterne zeigen wie unsere Sonne starke Flares. Sind rote Zwergsterne wirklich so lebensfreundlich wie sie erscheinen, oder machen diese Flares die Oberflächen jeglicher umkreisender Planeten unbewohnbar?
Um diese Frage zu beantworten, hat ein Forschungsteam Ultraviolettbeobachtungen des NASA-Weltraumteleskops GALEX (Galaxy Evolution Explorer) gesichtet, die im Verlauf von zehn Jahren gemacht wurden. Dabei hielten sie nach schnellen Helligkeitsanstiegen von Sternen aufgrund von Flareaktivität Ausschau. Flares emittieren Strahlung in einem breiten Wellenlängenspektrum, wobei ein wesentlicher Anteil ihrer Gesamtenergie in den von GALEX beobachteten Ultraviolettbändern freigesetzt wird. Gleichzeitig leuchten die roten Zwergsterne, die diese Flares freisetzen, im Ultraviolettbereich relativ schwach.
Dieser Gegensatz und die Empfindlichkeit der GALEX-Detektoren für rasche Veränderungen erlaubten dem Team die Messung von Ereignissen mit weniger Gesamtenergie als viele bislang registrieren Flares. Das ist wichtig, weil kleinere Flares viel häufiger vorkommen und sich aufsummieren könnten, um eine unbewohnbare Umgebung zu erschaffen, obwohl sie einzeln betrachtet weniger energiereich und damit weniger lebensfeindlich sind.
„Was wäre, wenn Planeten kontinuierlich von diesen kleineren aber immer noch bedeutsamen Flares überflutet werden?, fragte Scott Fleming vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore. „Es könnte einen kumulativen Effekt haben.“
Um diese Flares zu registrieren und präzise zu messen, musste das Team Daten über sehr kurze Zeitintervalle hinweg analysieren. Aus Bildern mit Belichtungszeiten von fast 30 Minuten konnte das Team stellare Veränderungen ableiten, die nur wenige Sekunden dauerten.
Der Erstautor Chase Million von Million Concepts in State College (Pennsylvania) leitete ein Projekt namens gPhoton, das mehr als 100 Terabyte GALEX-Daten im Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) des Space Telescope Science Institute neu verarbeitete. Dann nutzte das Team eine maßgeschneiderte Software, die von Million und Clara Brasseur entwickelt wurde, um mehrere Hundert rote Zwergsterne zu analysieren. Und sie registrierten Dutzende Flares.
„Wir haben Zwergsternflares im gesamten Bereich gefunden, den wir bezüglich der Empfindlichkeit von GALEX erwartet hatten – von ‚Babyflares‘, die ein paar Sekunden dauerten, bis hin zu ‚Monsterflares‘, die einen Stern für wenige Minuten lang Hunderte Male heller werden ließen“, sagte Million.
Die von GALEX registrierten Flares sind hinsichtlich ihrer Intensität mit den Flares vergleichbar, die unsere eigene Sonne produziert. Weil ein Planet aber viel näher um einen kühlen, roten Zwergstern kreisen müsste, um eine für Leben (wie wir es kennen) günstige Temperatur aufrechtzuerhalten, wäre ein solcher Planet allerdings einer größeren Energiemenge der Flares ausgesetzt als die Erde. Starke Flares können die Atmosphäre eines Planeten wegblasen. Starke ultraviolette Strahlung von Flares, welche bis zur Oberfläche eines Planeten vordringt, könnte Organismen schaden oder die Entstehung von Leben verhindern.
Momentan untersuchen die Teammitglieder Rachel Osten und Brasseur Sterne, die sowohl von der GALEX-Mission als auch von der Kepler-Mission beobachtet wurden, um nach ähnlichen Flares zu suchen. Das Team geht davon aus, Hunderte bis Tausende Flares in den GALEX-Daten zu finden.
„Diese Ergebnisse demonstrieren den Wert einer Survey-Mission wie GALEX, die dafür entworfen wurde, die Entwicklung von Galaxien in kosmischen Zeitskalen zu untersuchen und jetzt Auswirkungen auf die Erforschung naher habitabler Planeten hat“, sagte der Wissenschaftler Don Neill vom Caltech in Pasadena, der ein Mitglied der GALEX Collaboration war. „Wir hatten nicht vorausgesehen, dass GALEX für Exoplaneten genutzt werden würde, als die Mission geplant wurde.“
Neue und leistungsfähige Instrumente wie das James Webb Space Telescope der NASA, dessen Start für 2018 geplant ist, werden letztendlich erforderlich sein, um die Atmosphären von Planeten um nahe rote Zwergsterne zu erforschen und nach Anzeichen für Leben zu suchen. Aber da Wissenschaftler neue Fragen über das Universum stellen, produzieren Archivdaten vergangener Projekte und Missionen, wie jene vom MAST, weiterhin spannende neue wissenschaftliche Ergebnisse.
Diese Ergebnisse wurden im Rahmen einer Pressekonferenz auf einem Treffen der American Astronomical Society in Austin (Texas) vorgestellt.
Die GALEX-Mission, die im Jahr 2013 nach mehr als einem Jahrzehnt der Himmelsbeobachtung im Ultraviolettbereich endete, wurde von Wissenschaftlern am Caltech geleitet. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, ebenfalls in Pasadena, betrieb die Mission und konstruierte das Instrument. Das JPL wird vom Caltech für die NASA betrieben.
Das STScI führt die wissenschaftlichen Operationen des Weltraumteleskops Hubble durch und ist das Missionszentrum und das wissenschaftliche Operationszentrum für das James Webb Space Telescope. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington für die NASA betrieben.
(THK)
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