Bereits seit Generationen will der Mensch mehr über die Umgebung der Erde und alles jenseits unserer Galaxie wissen. Dank immer fortschrittlicherer Technik und Technologie gewinnen Wissenschaftler auch immer mehr Erkenntnisse, nicht nur über die Entstehung der Erde. Die Jagd auf Exoplaneten – Planeten außerhalb unseres eigenen Sonnensystems – lieferte aber erst vor 30 Jahren erste Ergebnisse. Mittlerweile finden Astronomen regelmäßig Planeten, die bisher unentdeckt waren, die Suche nach Monden im Exoplanetenorbit war bisher nicht von Erfolg gekrönt.
Nun haben zwei Astronomen mit dem NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskop und älteren Daten aus dem Kepler-Weltraumteleskop den ersten überzeugenden Beweis für einen Mond außerhalb unseres eigenen Sonnensystems gefunden. Die Daten deuten auf einen Exomond in einem 8.000 Lichtjahre von der Erde entfernten Sternsystem hin.
„Die ersten Hinweise für die Existenz eines Exomonds gab es bereits 2017. Anlass dazu lieferten Daten, welche NASA’s Kepler Teleskop gesammelt hatte“, sagt Mathias Jäger, Pressesprecher der European Space Agency (ESA) in Garching bei München. Damals entdeckte das NASA-Weltraumteleskop Kepler erste Hinweise auf einen Exomond des Planeten Kepler 1625b im Sternbild Schwan.
Zwei Wissenschaftler der Columbia University in New York (USA) haben Kepler 1625 und seinen Planten Kepler 1625b nun mit Hilfe des NASA/ESA Hubble Space Telescopes genauer untersucht und überzeugende Beweise für einen großen Exomond gefunden, der Kepler 1625b umkreist. Sollte sich die Existenz des Exomondes bestätigen, wäre es die erste Entdeckung eines Mondes außerhalb unseres Sonnensystems.
Ähnlichkeiten zwischen unserem Mond und Kepler 1625b-i gibt es kaum. „Kepler 1625b ist ein Gasriese mit der mehrfachen Masse des Jupiter“, so Jäger. „Auch sein Mond ist wahrscheinlich ein Gasriese (etwa von der Größe Neptuns). Daher sind die Ähnlichkeiten sehr begrenzt. Das Massenverhältnis zwischen Kepler 1625b und seinem Mond (etwa 1,5 Prozent der Masse seines Planeten) ist allerdings sehr ähnlich dem von Erde-Mond.“
Auch die Entfernung zu seinem Stern Kepler 1625 ist ähnlich der Entfernung zwischen Sonne und Erde, was ihn laut ESA „an den inneren Rand der bewohnbaren Zone des Sternensystems stellt“, da moderate Temperaturen die Existenz von flüssigem Wasser ermöglichen. Weil beide Körper als gasförmig gelten, sind sie aber ungeeignet.
Der Mond Kepler 1625b-i ist wegen seiner Größe indes ungewöhnlich. Solche gigantischen Monde sind in unserem eigenen Sonnensystem unbekannt. „Das könnte neue Erkenntnisse über die Entwicklung von Planetensystemen liefern und Astronomen dazu veranlassen, die Theorien über die Entstehung von Monden neu zu betrachten,“ erklärte Alex Teachey, ein Doktorand, der die Studie leitete.
„Wir haben im Sonnensystem nur eine beschränkte Anzahl an Monden, die wir untersuchen können, daher ist jedes weitere Objekt hilfreich, um besser zu verstehen wie sich Monde bilden“, betont auch Jäger. „Einen gasförmigen Mond gibt es unserem Sonnensystem gar nicht; damit haben wir einen neuen Subtyp von Mond, den Astronomen studieren können.“
Weitere Forschungen nötig
Um Beweise für die Existenz des Exomondes zu finden, beobachtete das Team den Planeten, während er sich auf dem Weg vor seinen Stern befand, was zu einer Verdunkelung des Sternenlichts führte. “Wir sahen kleine Abweichungen und Schwankungen in der Lichtkurve, die unsere Aufmerksamkeit erregten”, sagt David Kipping, der zweite Autor der Studie.
Der Planet wurde von Hubble vor und während seines 19-stündigen Transits beobachtet. Nachdem der Transit beendet war, entdeckte Hubble eine zweite und viel kleinere Abnahme der Helligkeit des Sterns etwa 3,5 Stunden später, was mit dem Effekt eines Mondes übereinstimmt, der dem Planeten folgt. „Es war definitiv ein schockierender Moment, diese Lichtkurve zu sehen – mein Herz fing an, ein wenig schneller zu schlagen, und ich schaute einfach weiter auf diese Signatur,“ beschrieb David Kipping seine Gefühle. Leider endeten die geplanten Hubble-Beobachtungen, bevor der komplette Transit des Mondes erfasst werden konnte.
Zusätzlich zu diesem zweiten Einbruch der Lichtkurve lieferte Hubble überzeugende Beweise für die Mondhypothese, indem er den Transit des Planeten bereits mehr als eine Stunde früher als vorhergesagt erkannte. Das steht im Einklang mit einem Modell des Systems, in dem der Planet und sein Mond ein gemeinsames Gravitationszentrum umkreisen, wodurch der Planet von seinem vorhergesagten Standort weg taumelt.
Hundertprozentige Beweise für die Existenz eines Exomondes gibt es aber leider noch nicht, auch wenn alles darauf hindeutet. Die Anomalie in der Lichtkurve könnte auch durch die Anziehungskraft eines hypothetischen zweiten Planeten im System verursacht werden. Während seiner vierjährigen Mission fand das Kepler-Weltraumteleskop bisher jedoch keinen Beweis für zusätzliche Planeten um Kepler 1625.
„Die Existenz des Mondes ist leider nicht mit Sicherheit bewiesen. Aufgrund unseres Wissens über das System ist die beobachtete Helligkeitsveränderung des Sterns jedoch am wahrscheinlichsten durch einen großen Exomond zu erklären“, bestätigt Jäger. „Aber auch ein weiterer, bislang unbekannter Planet kann nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Um den Mond zu bestätigen sind weitere Beobachtungen notwendig.“
Bilder: ESA
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