Planeten in Zwei-Sterne-Systemen könnten lebensfreundliche Monde aufweisen.

Die eisigen und felsigen Welten um riesige Planeten herum bilden einige der potentiell bewohnbarsten Regionen des Sonnensystems der Erde. Bisher wurde nur ein potenzieller Mond gefunden, der einen Planeten um einen fernen Stern kreisen lässt, aber angesichts der Fülle von Monden, die Planeten um die Sonne der Erde kreisen lassen, scheint es wahrscheinlich, dass mehr Exomoonen ungesehen bleiben können. Neue Forschungen deuten darauf hin, dass Planeten, die Sternenpaare umkreisen, wie sie von der bekannten „Star Wars“-Welt Tatooine dargestellt werden, an ihren Monden festhalten und Orte schaffen könnten, an denen sich Leben entwickeln kann.

Doppel-Sterne-Systeme können eine Stabilitätsherausforderung darstellen, die ihre Ein-Sterne-Cousins jedoch vermeiden. In beiden Arten von Systemen bewegen sich die Sterne leicht umher und stören möglicherweise alle umkreisenden Planeten und ihre Monde. Wenn zwei Sterne zusammen tanzen, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Sterne einen Planeten und seinen Mond wegstoßen.

„Stabilität ist die erste Voraussetzung für Bewohnbarkeit“, sagte Adrian Hamers, Planetentheoretiker am Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, Space.com per E-Mail. Hamers modellierte mit seinen Kollegen die Stabilität der 10 bestätigten Exoplaneten, die Binärsterne umkreisen, die vom NASA-Weltraumteleskop Kepler identifiziert wurden. Die Forscher berechneten die Stabilitätsbereiche, in denen mit zukünftigen Instrumenten Exomoons nachgewiesen werden konnten. [Fotos: NASA entdeckt Tatooine‘-Planeten mit 2 Sonnen]

„Wenn die Umlaufbahn des Exomons nicht stabil ist, dann wird er im Extremfall aus dem System geschleudert“, sagte Hamers.

In fast einem Jahrzehnt der Studie identifizierte Kepler 10 Exoplaneten im Orbit um neun Sternepaare. Die Planeten liegen in der Nähe ihrer Sterne und zoomen in nicht mehr als sieben Erdtagen umher. Jedes Sternenpaar ist in einer engen Konfiguration, getrennt durch nur etwa ein Zehntel des Abstands zwischen Erde und Sonne, eine Zahl, die als eine Astronomische Einheit (AU) bekannt ist. Die Planeten selbst umkreisen die Massenmittelpunkte ihrer Sterne in einer Entfernung von etwa einer AU und machen diese Welten umlaufend. (Planeten können auch einen einzelnen Stern in einem binären Paar umkreisen; wenn das Paar weit genug auseinander liegt, kann der Planet eher so handeln, als würde er einen einzelnen Stern umkreisen.)

Während die Exomoonen von Planeten, die einen einzelnen Stern umkreisen, ein gut untersuchtes Phänomen sind, sagte Hamers, wurde weniger Arbeit für Exomoonen in binären Systemen geleistet. Eine Handvoll umlaufender Welten wurden mit anderen Teleskopen entdeckt, aber die Forscher in der neuen Studie waren besonders an den neu entdeckten Kepler-Planeten interessiert.

„Wir waren neugierig, welche Exomotivenbahnen um diese umliegenden Planeten dynamisch stabil sein würden“, sagte Hamers.

Die Wissenschaftler führten mehrere Simulationen der Monde von Planeten um Sternenpaare herum durch. Die Ergebnisse zeigten, dass stabile simulierte Monde in der Nähe ihrer Planeten blieben, etwa 0,01 AU auseinander, so dass diese Monde weniger von der Schwerkraft der Sternenpaare beeinflusst wurden. Monde waren auch stabiler, wenn sie massereichere Planeten umkreisten. Auch der Winkel des Mondpfades um den Planeten im Vergleich zum Weg des Planeten um die Sonnen erwies sich als wichtig. Wenn ein Mond im Vergleich zum Planetenweg in einem Winkel von 90 Grad umkreiste, schwang der Mond stark, bevor er instabil wurde und auf den Planeten oder in seltenen Fällen auf einen der Sterne stieß.

Wie könnte es aussehen, auf dem Mond zu stehen und einen Planeten mit zwei Sternen am Himmel zu umkreisen? Das würde stark von der Ausrichtung und Rotationsperiode des Mondes abhängen, sagte Hamers. Wenn der Mond den Monden des Jupiters ähnelt, wird sein „Tag“ wahrscheinlich mehrere Erdtage umfassen. Die engen Bahnen dieser Exomoonen bedeuten, dass sie über etwa 10 Erdtage hinweg um ihre riesigen Planeten peitschen sollten, sagte er.

„Während des Tages auf dem Exomond werden zwei Sterne am Himmel sichtbar sein, die um etwa 40 Grad voneinander getrennt sind, die sich im Laufe des Tages spürbar bewegen werden“, sagte Hamers. „Außerdem wird es Zeiten geben, in denen sich die Doppelsterne gegenseitig verdunkeln, wobei nur ein Stern für eine begrenzte Zeit sichtbar ist.“

Wenn alle drei Objekte auf der gleichen Ebene reisen, wird der Planet selbst die Sterne etwa alle 10 Tage verdecken. Wenn sie jedoch gegeneinander gekippt sind, können Finsternisse vermieden werden.

Obwohl die neue Forschung nicht direkt nach Exomoonen suchte, könnten die Ergebnisse helfen, zukünftige Jagden auf die verlockenden Objekte auszurichten. Durch die Bestimmung der Regionen um einen umliegenden Planeten, in denen ein Exomoon nicht überleben könnte, sagte Hamers, kann diese Forschung Wissenschaftlern helfen, mehrdeutige Signale zu ignorieren. Solche irreführenden Signale können Effekte sein, die durch Sternaktivität oder Sternenflecken verursacht werden.

Die neuen Ergebnisse zeigen auch die Grenzen der Exomonenstabilität um Doppelsterne herum, abhängig vom Verhältnis der Masse des Planeten zu der seiner Sterne. „Diese Beziehung gilt wahrscheinlich für jedes umlaufende System“, sagte Hamers. Allerdings fügte er den Vorbehalt hinzu, dass sich das Team auf Kepler-Binärdateien konzentrierte; die Forscher untersuchten außerhalb der Binärdateien nicht gründlich.

Teleskope wie der kürzlich von der NASA lancierte Transiting Exoplanet Survey Satellite und die kommenden europäischen CHEOPS- und PLATO-Satelliten.

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