Zwei bestätigte Planeten, zwei extreme Welten: TOI-1752 im Blick

Rund 337 Lichtjahre von der Erde entfernt kreisen zwei sehr unterschiedliche Welten um denselben Roten Zwerg: TOI-1752 b ist eine kleine Supererde auf einer extrem kurzen Umlaufbahn und gilt als Kandidat für eine „Lava-Welt“. TOI-1752 c ist dagegen ein größerer Sub-Neptun, der seinen Stern in 32,7 Tagen umrundet und in der sogenannten optimistischen habitablen Zone liegt. 9111213

Der entscheidende Vorbehalt: Die habitable Zone bezeichnet lediglich einen Bereich, in dem unter bestimmten Annahmen über eine Atmosphäre grundsätzlich flüssiges Wasser an der Oberfläche möglich sein könnte. Sie beweist weder Wasser noch eine geeignete Oberfläche oder Leben.

Wie die beiden Planeten bestätigt wurden

Der NASA-Satellit TESS – das „Transiting Exoplanet Survey Satellite“ – sucht nach regelmäßigen Helligkeitsabfällen. Sie entstehen, wenn ein Planet von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbeizieht. Solche Transits liefern zunächst Planetenkandidaten. Weitere Beobachtungen sind nötig, um etwa einen bedeckungsveränderlichen Doppelstern als Ursache auszuschließen. Mehrfarbige Transitmessungen können dabei helfen zu prüfen, ob sich das Signal tatsächlich wie der Transit eines Planeten verhält. 1

Die vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) geleitete Untersuchung kombinierte TESS-Daten mit Beobachtungen von der Erde. Nach Angaben des Instituts kamen Mehrfarbenmessungen zum Einsatz; Beobachtungen von den Kanarischen Inseln nennen außerdem das Instrument MuSCAT2 am Telescopio Carlos Sánchez des Observatorio del Teide als Teil der Nachbeobachtung. 1112

Die Studie bestätigt beide Objekte als Planeten. Die veröffentlichte Arbeit beschreibt TOI-1752 b und TOI-1752 c als zwei kleine, vor ihrem Roten Zwerg vorbeiziehende Planeten und gibt ihre Radien und Umlaufzeiten an. 13

TOI-1752 b: eine Supererde mit extrem kurzer Umlaufzeit

TOI-1752 b hat einen Radius von ungefähr 1,69 Erdradien und benötigt für eine Umkreisung seines Sterns etwa 0,94 Tage. Das NASA Exoplanet Archive führt den Transitplaneten als bestätigt. 5

Damit befindet sich der innere Planet seinem Roten Zwerg außergewöhnlich nahe. Die intensive Einstrahlung erklärt, warum die Studie und die begleitende Berichterstattung von einer „Lava-Welt“ sprechen. Gemeint ist eine modellbasierte Beschreibung einer extrem heißen Umgebung – nicht die direkte Beobachtung geschmolzenen Gesteins auf der Oberfläche. 513

Die Bezeichnung „Supererde“ bezieht sich hier vor allem auf die Größe. Sie bedeutet nicht, dass TOI-1752 b der Erde hinsichtlich Atmosphäre, Oberfläche oder Lebensfreundlichkeit ähnelt. Der Begriff grenzt ihn in erster Linie von größeren, neptunähnlichen Planeten ab.

TOI-1752 c: ein Sub-Neptun zwischen Erde und Neptun

TOI-1752 c ist der äußere Planet des Systems. NASA-Daten ordnen ihn als neptunähnlichen Exoplaneten ein. Er besitzt eine Masse von 5,86 Erdmassen, einen Radius von etwa 0,204 Jupiterradien – also ungefähr 2,29 Erdradien – und eine Umlaufzeit von 32,7 Tagen. Seine Entfernung zum Stern beträgt 0,1614 Astronomische Einheiten. 2

Die Studie nennt eine präzisere Umlaufzeit von 32,7144 Tagen und bestätigt den Radius von 2,29 Erdradien. 213 Von der Größe her liegt TOI-1752 c damit zwischen Erde und Neptun. Der gemessene Radius verrät jedoch nicht, wie der Planet im Inneren aufgebaut ist. Möglich wären unter anderem ein felsiger Kern, eine mächtige wasserstoffreiche Hülle oder Wasserschichten unter extrem hohem Druck.

Berichte haben für TOI-1752 c eine ungefähr erdähnliche Einstrahlung und eine geschätzte Gleichgewichtstemperatur von etwa 18 bis 20 °C genannt. Diese Werte sind als veröffentlichte Schätzungen zu verstehen – nicht als Beleg für eine gemäßigte, erdähnliche Oberfläche. 10

Warum „habitable Zone“ nicht gleich „bewohnbar“ bedeutet

Ein Planet wird einer habitablen Zone zugeordnet, wenn seine Entfernung vom Stern unter passenden atmosphärischen Bedingungen die Existenz von flüssigem Wasser an der Oberfläche ermöglichen könnte. Ob diese Bedingungen tatsächlich vorliegen, bleibt eine offene Frage.

Bei einem Sub-Neptun wie TOI-1752 c sind Atmosphäre und innerer Aufbau besonders wichtig. Eine dicke Hülle aus flüchtigen Stoffen könnte Druck und Temperaturen erzeugen, die sich grundlegend von den Verhältnissen auf der Erde unterscheiden – selbst wenn der Planet ähnlich viel Energie von seinem Stern erhält. Auch Wolken, chemische Zusammensetzung, atmosphärische Zirkulation und die Frage nach einer festen Oberfläche verändern die praktische Bedeutung des Begriffs „bewohnbar“.

Für TOI-1752 c wurde bislang weder eine Biosignatur noch ein Hinweis auf Leben festgestellt. Weitere Messungen müssten zunächst klären, ob der Planet eine Atmosphäre besitzt und aus welchen Gasen sie besteht. Dafür kommen unter anderem Transitspektroskopie und künftige Beobachtungen mit leistungsfähigen Weltraumteleskopen wie dem James-Webb-Weltraumteleskop infrage. Eine konkrete Beobachtung oder ein Lebensnachweis ist damit jedoch nicht verbunden.

Ähnlichkeiten mit K2-18 b

TOI-1752 c erinnert an K2-18 b, weil beide Planeten transitäre Sub-Neptune sind, Rote Zwerge umkreisen und für einen Umlauf ungefähr 33 Tage benötigen. Das NASA Exoplanet Archive gibt für K2-18 b eine Umlaufzeit von 32,94 Tagen und einen Radius von etwa 2,37 Erdradien an. 3

Der Vergleich ist wissenschaftlich interessant, sollte aber nicht überinterpretiert werden. Ähnliche Größen und Umlaufzeiten garantieren keine vergleichbaren Massen, Atmosphären, Wolken oder inneren Strukturen. Der besondere Wert von TOI-1752 liegt zusätzlich darin, dass der innere und der äußere Planet ein kontrastreiches Paar um denselben Stern bilden.

Was Forschende aus dem System lernen können

Die beiden Planeten leben in völlig unterschiedlichen Umgebungen: TOI-1752 b rast in weniger als einem Tag um seinen Stern, während TOI-1752 c dafür fast 33 Tage braucht. Der gemeinsame Blick auf beide Welten könnte helfen zu untersuchen, wie Planeten entstehen und wandern, wie starke Sternstrahlung Atmosphären verändert oder abträgt und wie sich die Größe eines Planeten zu seiner inneren Zusammensetzung verhält.

Die Forschungsarbeit ist in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen. 1213 Besonders wertvoll wären weitere Messungen der Masse und Atmosphäre von TOI-1752 c. Sie könnten zeigen, ob es sich um einen gasreichen Sub-Neptun, eine wasserreiche Welt oder einen anderen Planetentyp mittlerer Größe handelt – und zugleich verdeutlichen, wie wenig sich allein aus der Lage in einer habitablen Zone ableiten lässt.