Astronomen fanden die bisher besten Hinweise für einen Mond außerhalb unseres Sonnensystems

Zwei Astronomen der Columbia Universität, die das Hubble Space Telescope und das Kepler Space Telescope der NASA verwenden, haben die bisher besten Hinweise für die Existenz eines Mondes um einen 8000 Lichtjahre entfernten Gasriesen-Planeten gesammelt.

In einer am 3. Oktober 2018 im Journal Science Advances veröffentlichten Arbeit berichteten Alex Teachey und Davis Kipping über die Entdeckung eines Exomond-Kandidaten. Ungewöhnlich an diesem Mond ist seine Größe; er hat einen Durchmesser wie Neptun. Solch gigantische Monde existieren nicht in unserem Sonnensystem, in dem schon fast 200 natürliche Satelliten katalogisiert wurden.

„Dies wäre der erste Fall, in welchem wir einen Mond außerhalb unseres Sonnensystems finden“ sagte Kipping, ein Assistenzprofessor an der Universität Columbia. „Wenn dies durch Folgebeobachtungen am Hubble bestätigt wird, könnte diese Entdeckung wichtige Hinweise auf die Entwicklung von Planetensystemen liefern und auch dazu führen, dass Experten die Theorien über die Entstehung von Monden und Planeten überdenken.

Bei der Suche nach Exomonden analysierten die Forscher Daten von 284 vom Kepler-Teleskop entdeckten Planeten, die sich in relativ großen Umlaufbahnen mit Perioden von mehr als 30 Tagen um ihren Mutterstern bewegen. Bei den Beobachtungen wurde das Abschwächen des Sternenlichts gemessen, wenn der Planet aus unserer Sichtlinie vor seinem Stern vorbei wandert. Die Forscher fanden in einem Fall, bei Kepler 1625b, faszinierende Anomalien.

„Wir sahen kleine Abweichungen und ein Wackeln in der Lichtkurve, das unsere Aufmerksamkeit erregte“, sagte Kipping.

Die Kepler-Ergebnisse waren Grund genug für das Team, um 40 Stunden Beobachtungszeit am Hubble zu bekommen, damit sie den Planeten intensiv erforschen konnten um Daten zu erhalten, die viermal genauer waren als die Daten vom Kepler-Teleskop. Die Forscher beobachteten den Planeten vor und während seines 19-stündigen Transits über das Stern-Scheibchen. Nachdem der Transit geendet hatte, entdeckte Hubble 3,5 Stunden später eine zweite und viel kleinere Abschwächung in der Helligkeit des Sterns, was die Forscher als Mond interpretierten, der dem Planeten folgt wie ein Hund, den sein Besitzer an der Leine führt“, sagte Kipping. „Leider waren die geplanten Hubble-Beobachtungen beendet, bevor der vollständige Monddurchgang gemessen werden konnte.“

Zusätzlich zu diesem Helligkeitsabfall lieferte Hubble noch einen Hinweis für die Mond-Hypothese, weil die Daten ergaben, dass der Planet 1,25 Stunden früher als vorhergesagt seinen Transit begann. Dies stünde im Einklang für einem Planeten mit Mond, da sie einen gemeinsamen Schwerpunkt (Baryzentrum) umkreisen, das dazu führen würde, dass der Planet auf seiner vorhergesagten Position wackelt.

„Wenn eine außerirdische Zivilisation beobachten würde, wie die Erde und der Mond die Sonne passieren, würde diese ähnliche Anomalien im zeitlichen Verlauf des Erdtransits feststellen können“, sagte Kipping.

Die Forscher betonten, dass diese Anomalie im Prinzip auch durch die Anziehungskraft eines hypothetischen zweiten Planeten im System verursacht werden könnte, obwohl Kepler während seiner vierjährigen Mission keinen Hinweis auf zusätzliche Planeten um den Stern fand. „Ein lunarer Begleiter ist die einfachste und natürlichste Erklärung für die zweite Abschwächung in der Lichtkurve und der Abweichung vom Bahn-Timing“, sagte Hauptautor Alex Teachey, NSF Graduate Fellow in Astronomie an der Columbia Universität.

Der Mond hat nur etwa 1,5 Prozent der Masse seines Planeten, der selbst ein Vielfaches der Masse von Jupiter hat. Das Massenverhältnis zwischen Kepler 1625b und seinem lunaren Begleiter ist ähnlich dem Massenverhältnis zwischen Erde und Mond. Aber im Fall des Erde-Mond-Systems hat eine in der Frühgeschichte unseres Planetensystems stattgefundene Kollision mit einem größeren Objekt zur Entstehung des Erdmondes geführt, aber Kepler-1625b und sein Satellit sind gasförmig und nicht felsig, deshalb kann eine solche Kollision nicht zur Kondensation eines Satelliten geführt haben.

Exomonde sind schwer zu entdecken, weil sie kleiner als ihr begleitender Planet sind und daher ihr Transitsignal schwach ist. Sie wechseln auch die Position bei jedem Transit, weil der Mond ja den Planeten umkreist. Darüber hinaus befinden sich die idealen Planeten, die Monde beherbergen könnten, in großen Umlaufbahnen mit langen und unregelmäßigen Laufzeiten. Bei dieser Suche hat der Neptun-große Mond aufgrund seiner Größe zu den am leichtesten zu erkennenden gehört.

Der Planet und sein Mond liegen innerhalb der bewohnbaren Zone des Sterns Kepler-1625, wo gemäßigte Temperaturen die Existenz von flüssigem Wasser auf jeder festen planetaren Oberfläche erlauben. „Beide Objekte gelten jedoch als gasförmig und sind daher für das Leben wie wir es kennen ungeeignet“, sagte Kipping.

Zukünftige Suchen werden auf Jupiter-große Planeten abzielen, die weiter von ihrem Stern entfernt sind als die Erde von der Sonne. Es gibt nur eine Handvoll davon in der Kepler-Datenbank. Das James Webb Teleskop könnte bei der Satellitensuche wirklich „abräumen“, sagte Kipping. „Wir hoffen, dass wir dann auch kleinere Monde finden können.“

6. Oktober 2018/SP
Verein Kuffner-Sternwarte