Titel

Unser Nachbar im Weltall
Alpha Centauri ist in mehrfacher Hinsicht ein ganz besonderes Sternensystem. Zum einen ist es das nächste Sternensystem im Weltall und hat schon deswegen immer wieder die Fantasie von Filmemachern und Science Fiction-Autoren angeregt. Zum anderen besteht es aus zwei Sternen, die der Sonne in mancherlei Hinsicht verblüffend ähnlich sind. Könnte es auch bei Alpha Centauri Planeten geben, vielleicht sogar erdähnliche? Und wären die Bedingungen dort für Lebewesen geeignet?
Gerade wegen seiner Nähe ist uns heute viel über Alpha Centauri bekannt. Noch wurden dort keine Planeten gefunden, aber auch dieser Nachweis dürfte nicht mehr lange auf sich warten lassen. Auch ist Alpha Centauri einer der ganz wenigen Fixsterne, die in den nächsten Jahrhunderten von unbemannten Raumsonden mit besseren Raketenantrieben erreicht werden könnten. Hier wollen wir zusammenfassen, was wir heute über unseren nächsten Nachbarn im All wissen und welche Aussichten bestehen, dort eines Tages erdähnliche Planeten zu finden.

 Alpha Centauri A

Sternentyp:

Spektralklasse:

Entfernung:

Leuchtkraft:

Masse:

Oberflächentemperatur:

Alter:

Gelber Zwerg

G2V

4,4 Lichtjahre

1,5-fache Sonnenleuchtkraft

1,1 Sonnenmassen

5.800 K

ca. 5 Milliarden Jahre

Der Hauptstern Alpha Centauri A könnte beinahe als Zwilling unserer Sonne durchgehen. Er ist genau wie die Sonne ein gelber G2-Stern in der Hauptreihe, nur um 10% massereicher und von sehr ähnlicher chemischer Zusammensetzung mit um 50% höherem Anteil schwerer Elemente. Allerdings leuchtet Alpha Centauri A um die Hälfte stärker als die Sonne. Sein Alter wird von Astronomen bisher unterschiedlich geschätzt, von 4,2 bis ca. 8 Milliarden Jahren. Die neueren Angaben gehen jedoch von ungefähr 5 - 6 Milliarden Jahren aus.
Trotz der großen Ähnlichkeiten ist Alpha Centauri A aber ohne Zweifel älter und heller als die Sonne. Dies bedeutet, dass er in seiner stellaren Entwicklung weiter fortgeschritten ist, was für mögliche Planeten von größter Bedeutung ist. So gibt Alpha Centauri A deutlich mehr Licht ab als die Sonne. Würde man in Gedanken die Sonne durch Alpha Centauri A ersetzen, so würde die Erde bei gleichbleibender Entfernung durch Überhitzung unbewohnbar. Die Zone, in der ein Planet ungefähr erdähnliche Bedingungen aufweisen könnte, liegt heute ca. 1,1 - 2 mal weiter vom Stern entfernt als die Entfernung Erde-Sonne.


 Alpha Centauri B

Sternentyp:

Spektralklasse:

Entfernung:

Leuchtkraft:

Masse:

Oberflächentemperatur:

Alter:

Orangener Zwerg

K4V

4,4 Lichtjahre

0,46-fache Sonnenleuchtkraft

0,85 Sonnenmassen

5.300 K

ca. 5 Milliarden Jahre

Alpha Centauri B ist der kleine Bruder des Hauptsterns (übrigens nicht Beta Centauri, das ist wieder ein ganz anderer). Er ist ein orangener K4-Stern von gleichem Alter und ähnlicher chemischer Zusammensetzung. Man vermutet, dass Alpha Centauri A und B einen gemeinsamen Ursprung haben und zurselben Zeit entstanden sind.
Alpha Centauri B leuchtet zwar nur halb so stark wie die Sonne, hat aber dennoch eine Zone, in der erdähnliche Bedingungen möglich wären. Sie liegt in diesem Fall näher am Stern, bei ca. 0,6 - 0,8 Astronomischen Einheiten.


 Das Doppelsternsystem Alpha Centauri A und B

Kombinierte Leuchtkraft:

Durchschnittliche Entfernung:

Geringste Entfernung:

Größte Entfernung:

Umlaufzeit:

ca. 2-fache Sonnenleuchtkraft

23,6 Astronomische Einheiten

11,4 Astronomische Einheiten

35,8 Astronomische Einheiten

79,9 Jahre

Alpha Centauri A und B bilden zusammen ein Doppelsternsystem, in dem beide Sterne ihren gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen. Sie umrunden sich einmal in ca. 80 Jahren. Dabei sind sie bei ihrer größten Annäherung immer noch 11,4mal weiter voneinander entfernt als die Erde von der Sonne. Ihre größte Distanz ist 35,8 Astronomische Einheiten, das entspricht etwa der mittleren Entfernung des Planeten Pluto von der Sonne.
Jeder für sich genommen wären Alpha Centauri A und B gute Kandidaten für terrestrische Planeten und Leben. Sie haben das richtige Alter, die richtige chemische Zusammensetzung und Helligkeit und sind beide langfristig stabil. Ihre Verbindung in einem Doppelsystem macht die Sache jedoch kompliziert. Wie würde sich das nach heutigem Kenntnisstand auswirken?

Die Stabilität von planetaren Umlaufbahnen im Alpha Centauri-System

Einfache Annäherungen wie die von Benest (1998) kommen zu dem Schluß, dass bei Doppelsternen, deren Massen fast gleichmäßig aufgeteilt sind, planetare Umlaufbahnen innerhalb der halben Periastrondistanz (6,7 Astronomische Einheiten für Alpha Centauri) grundsätzlich stabil sein sollten. Jedoch scheint mir diese Schätzung sehr ungenau und übertrieben optimistisch zu sein, auch weil die Simulationen hier nur ein paar hundert Umläufe umfaßten. Andere Simulationen ergaben, dass erdähnliche Planeten um Alpha Centauri A nur dann langfristig bestehen können, wenn sie sich nicht weiter als 1,2 Astronomische Einheiten von ihm entfernt befinden. Nach Holtkamps Versuchen (2001) wären Umlaufbahnen bis 2 Astronomische Einheiten um Alpha Centauri A wohl noch stabil, während alle weiter entfernten Startpunkte für Planeten irgendwann zum Absturz auf den Stern führten. Ich denke, dass die Wirklichkeit wohl knapp darunter liegt, so dass stabile Umlaufbahnen bis 1,5 Astronomische Einheiten wohl realistischerweise als tragfähig gelten können.

Können sich Planeten in dieser Zone bilden?

Das ist der nächste Punkt, den wir berücksichtigen müssen. Denn was nützen die besten stabilen Umlaufbahnen, wenn sich dort gar keine Planeten formieren können?
Erste Simulationen von Heppenheimer (1978) sind da eher ernüchternd. Nach seinen Berechnungen kann die Bildung von Planeten nach dem Akkretionsmodell nur dann ablaufen, wenn die beiden Partner eines Doppelsternsystems mindestens 50 Astronomische Einheiten voneinander entfernt sind und einer der beiden Sterne sehr klein ist. Nichts davon trifft auf Alpha Centauri zu. Aber ist das wirklich das letzte Wort? Schließlich wurden viele der neuen Exoplaneten als Teile von Binärsystemen entdeckt.
Tatsächlich sind die meisten Exoplaneten in Doppelsystemen Begleiter von sehr weit voneinander entfernten Sternenpaaren (Eggenberger u. a. 2003). Bei der großen Mehrheit sind die stellaren Partner mehr als 100 Astronomische voneinander entfernt. Einzige Ausnahme ist Gliese 86 mit einer Distanz von 20 AE; allerdings umläuft der Planet hier den Hauptstern auf einer sehr engen Umlaufbahn von nur 0,11 Astonomischen Einheiten. Es kann daher sehr gut sein, dass sich Planeten auf erdähnlichen Umlaufbahnen in enger (< 100 AE) zusammenstehenden Doppelsternsystemen in den meisten Fällen nicht bilden können. Das würde Alpha Centauri als Kandidaten für außerirdisches Leben ausschließen.
Doch ist diese Frage noch längst nicht entschieden. Die Entdeckungen von Exoplaneten haben immer wieder Überraschungen zutage gefördert, nach denen dann die Modelle zur Planetenentstehung neu überarbeitet werden mußten. Galt z.B. die Existenz jupitergroßer Planeten in direkter Nähe ihres Sterns noch 1994 als kaum vorstellbar, so fallen heute die meisten Exoplaneten in genau diese Kategorie. Letztendlich wird sich die Frage nach Planeten von Alpha Centauri nicht durch Modellrechnungen, sondern nur durch direkte teleskopische Beobachtungen eindeutig klären lassen. Die Entwicklung von Orbitalteleskopen zur Aufspürung von erdähnlichen Planeten, wie GAIA oder der Terrestrial Planet Finder, sind dabei sehr vielversprechend.
Lassen wir uns also überraschen.

Quellenangaben

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