Astronomen, die das leistungsstarke James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) nutzen, ein gemeinsames Projekt der NASA, ESA und CSA, haben eine außergewöhnliche Entdeckung gemacht, die unser Verständnis von Planetensystemen verändern könnte. Es wurden die bisher stärksten Beweise gefunden, die auf die Existenz eines riesigen Planeten hindeuten, der einen der Sterne in unserem nächsten Sternensystem, Alpha Centauri, umkreist. Dieses nur 4,37 Lichtjahre von der Erde entfernte Dreifach-Sternensystem steht seit Jahrzehnten im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Gemeinschaft als primäres Ziel bei der Suche nach Welten außerhalb unseres Sonnensystems.

Das faszinierende Alpha-Centauri-System

Das Alpha-Centauri-System, das hauptsächlich von der Südhalbkugel unseres Planeten aus sichtbar ist, besteht aus drei Sternen. Die beiden Hauptkomponenten, Alpha Centauri A und Alpha Centauri B, bilden ein Doppelsternsystem. Beide Sterne sind unserer Sonne sehr ähnlich; Alpha Centauri A ist ein Stern des Typs G2V, identisch mit der Sonne, während Alpha Centauri B etwas kleiner und kühler ist, vom Typ K1V. Diese beiden Sterne umkreisen sich gegenseitig in einem Zeitraum von etwa 80 Jahren. Das dritte, wesentlich weiter entfernte und lichtschwächere Mitglied des Systems ist der rote Zwerg Proxima Centauri. Obwohl Proxima Centauri am bekanntesten dafür ist, der sonnennächste Stern zu sein und von mindestens drei bestätigten Planeten umkreist zu werden, hat sich die Suche nach Planeten um die helleren Sterne, Alpha Centauri A und B, als äußerst anspruchsvoll erwiesen und bisher keine endgültigen Ergebnisse geliefert.

Revolutionäre Beobachtungen des James-Webb-Teleskops

Die neuesten Beobachtungen, die mit dem Webb-Instrument für den mittleren Infrarotbereich (MIRI) durchgeführt wurden, liefern die bisher überzeugendsten Daten für die Existenz eines Gasriesen, der Alpha Centauri A umkreist. Diese revolutionären Ergebnisse, die unser Verständnis von Planetensystemen grundlegend verändern könnten, wurden zur Veröffentlichung in zwei wissenschaftlichen Arbeiten in der renommierten Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters angenommen.

Sollte die Existenz dieses Planeten endgültig bestätigt werden, würde er zum nächstgelegenen bekannten Exoplaneten der Erde, der sich innerhalb der bewohnbaren Zone eines sonnenähnlichen Sterns befindet. Die bewohnbare Zone ist der Bereich um einen Stern, in dem die Bedingungen die Existenz von flüssigem Wasser auf der Oberfläche eines Planeten ermöglichen, was eine wesentliche Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen, ist. Wissenschaftler betonen jedoch, dass der Kandidat, da er ein Gasriese ist, selbst kein Leben unterstützen könnte. Es eröffnet sich jedoch die faszinierende Möglichkeit, dass einige seiner potenziellen großen, felsigen Monde die Bedingungen für die Entstehung und Entwicklung von Leben haben könnten.

Charles Beichman vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA und dem NASA Exoplanet Science Institute am IPAC-Astronomiezentrum von Caltech, einer der Hauptautoren der Arbeiten, betonte die Komplexität dieses Unterfangens. "Da uns dieses System so nahe ist, würde uns jeder gefundene Exoplanet die beste Gelegenheit bieten, Daten über Planetensysteme außerhalb unseres eigenen zu sammeln. Dies sind jedoch unglaublich anspruchsvolle Beobachtungen, selbst für das leistungsstärkste Weltraumteleskop der Welt, da diese Sterne extrem hell und nah sind und sich schnell am Himmel bewegen", erklärte er. "Webb wurde entwickelt und optimiert, um die entferntesten Galaxien im Universum zu finden. Das Betriebsteam am Space Telescope Science Institute musste eine vollständig maßgeschneiderte Beobachtungssequenz nur für dieses Ziel entwickeln, und ihre zusätzliche Anstrengung hat sich spektakulär ausgezahlt."

Das Geheimnis des verschwindenden Planeten

Um das schwache Licht eines potenziellen Planeten überhaupt erkennen zu können, musste das Team die immense Helligkeit des Sterns Alpha Centauri A überwinden. Dies wurde durch die Verwendung des Koronografen am MIRI-Instrument erreicht, einem spezialisierten Gerät, das das direkte Licht des Sterns blockiert und so die Beobachtung von viel dunkleren Objekten in seiner unmittelbaren Nähe ermöglicht. Die ersten Beobachtungen des Systems fanden im August 2024 statt. Die Analyse wurde zusätzlich durch das Licht des nahen Begleitsterns Alpha Centauri B erschwert. Trotzdem gelang es dem Team, das Licht beider Sterne digital zu subtrahieren und ein Objekt zu entdecken, das mehr als 10.000-mal dunkler ist als Alpha Centauri A, in einer Entfernung vom Stern, die etwa doppelt so groß ist wie die Entfernung der Erde von der Sonne.

Obwohl die anfängliche Entdeckung äußerst aufregend war, benötigte das wissenschaftliche Team mehr Daten, um eine feste Schlussfolgerung zu ziehen. Zusätzliche Beobachtungen des Systems, die im Februar und April 2025 durchgeführt wurden (unter Verwendung der Direktorenzeit), zeigten jedoch kein Objekt, das dem im August 2024 identifizierten ähnelte. "Wir stehen vor dem Fall eines verschwindenden Planeten! Um dieses Geheimnis zu untersuchen, haben wir Computermodelle verwendet, um Millionen potenzieller Orbits zu simulieren, wobei wir das Wissen berücksichtigten, das wir gewonnen haben, als wir den Planeten sahen, sowie als wir ihn nicht sahen", sagte Aniket Sanghi, Doktorand am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena und ebenfalls einer der Hauptautoren der Arbeiten.

Eigenschaften der potenziellen neuen Welt

In ihren Simulationen berücksichtigte das Team nicht nur die neuen Webb-Beobachtungen, sondern auch eine frühere Beobachtung eines potenziellen Exoplanetenkandidaten aus dem Jahr 2019 durch das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte. Sie betrachteten nur solche Bahnen, die in Gegenwart des massereichen Sterns Alpha Centauri B gravitativ stabil wären, was bedeutet, dass der Planet nicht aufgrund komplexer gravitativer Wechselwirkungen aus dem System geschleudert würde.

Die Forscher sagen, dass das Fehlen einer Detektion in der zweiten und dritten Beobachtungsrunde mit Webb nicht überraschend ist. "Wir haben festgestellt, dass sich der Planet in der Hälfte der simulierten möglichen Bahnen zu nah an den Stern bewegt hat und für Webb weder im Februar noch im April 2025 sichtbar gewesen wäre", erklärte Sanghi. Basierend auf der Helligkeit des Planeten in den mittleren Infrarotbeobachtungen und den Orbit-Simulationen schließen die Forscher, dass es sich um einen Gasriesen mit einer Masse handeln könnte, die ungefähr der des Saturns entspricht und der Alpha Centauri A auf einer elliptischen Bahn umkreist, wobei sich sein Abstand zum Stern zwischen einer und zwei astronomischen Einheiten ändert (eine astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung der Erde von der Sonne).

Implikationen für die Wissenschaft und zukünftige Forschung

Pierre-Olivier Lagage vom CEA in Frankreich, Mitautor der Arbeiten und französischer Leiter der Entwicklung des MIRI-Instruments, kommentierte die technische Seite der Entdeckung: "Dies sind einige der anspruchsvollsten Beobachtungen, die wir bisher mit dem MIRI-Koronografen durchgeführt haben. Als wir das Instrument entwickelten, waren wir gespannt darauf zu sehen, was wir um Alpha Centauri finden könnten, und ich freue mich auf das, was es uns als Nächstes enthüllen wird!"

Wenn bestätigt, wird der potenzielle Planet, der auf Webbs Bild von Alpha Centauri A zu sehen ist, einen neuen Meilenstein in den Bemühungen markieren, Exoplaneten direkt abzubilden. "Von allen direkt abgebildeten Planeten wäre dies derjenige, der bisher am nächsten an seinem Stern gesehen wurde. Er ist auch in Temperatur und Alter den Riesenplaneten in unserem Sonnensystem am ähnlichsten und unserem Zuhause, der Erde, am nächsten", sagt Sanghi. "Seine bloße Existenz in einem System von zwei eng beieinander liegenden Sternen würde unser Verständnis davon, wie Planeten in chaotischen Umgebungen entstehen, überleben und sich entwickeln, in Frage stellen." Die Bestätigung dieser Entdeckung durch zusätzliche Beobachtungen könnte die Zukunft der Exoplanetenwissenschaft verändern und ein neues Kapitel in der Suche nach Welten jenseits unserer eigenen aufschlagen.