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Nachbarplanet bewegt sich von Exoplaneten aus gesehen scheinbar rückwärts
Kosmischer Perspektivwechsel: Wie würde der Himmel aussehen, wenn man von einem potenziell lebensfreundlichen Exoplaneten aus andere Planeten beobachtete? Eine Modellstudie zeigt, dass auf zwei nahen Gesteinswelten die scheinbare Umkehr der Bewegung eines Nachbarplaneten besonders gut zu verfolgen wäre. Solche Beobachtungen könnten hypothetischen Zivilisationen Hinweise auf den Aufbau ihres Planetensystems geben.
Seoul (Südkorea). Von der Erde aus lässt sich der scheinbare Rückwärtsgang etwa bei Mars und Jupiter beobachten. Dabei wechseln die Planeten vorübergehend ihre gewohnte Bewegungsrichtung am Sternenhimmel, obwohl sie auf ihren Umlaufbahnen nicht umkehren. Der Effekt entsteht durch die wechselnde Blickrichtung der Erde, die selbst um die Sonne kreist.
Solche Bewegungen waren lange ein Rätsel und spielten bei der Entwicklung astronomischer Weltbilder eine wichtige Rolle. Doch ein fremdes Planetensystem muss seinen Bewohnern nicht denselben Anblick bieten. Ob ein Nachbarplanet bei seiner scheinbaren Kehrtwende erkennbar ist, hängt unter anderem von der Helligkeit und seinem Abstand zum blendenden Zentralstern ab.
Forscher der Sejong University (SU) um Prof. Woong-bae Galaxy Zee haben nun untersucht, wie häufig solche Planetenbewegungen von potenziell felsigen Welten in der habitablen Zone zu sehen wären. Diese Zone bezeichnet den Bereich um einen Stern, in dem bei geeigneten Bedingungen flüssiges Wasser möglich ist. Die Berechnungen basieren auf Bahndaten und physikalischen Angaben aus dem NASA Exoplanet Archive.
Dazu versetzte das Modell gedachte Beobachter auf Exoplaneten und berechnete den Anblick ihrer bekannten Nachbarplaneten. Entscheidend waren nicht allein Richtungswechsel, sondern auch die Helligkeit des reflektierten Sternenlichts, die Größe der scheinbaren Bewegungsschleife und der Winkelabstand zum Stern. Aus diesen Merkmalen entstanden mehrere abgestufte Kriterien für eine Beobachtung mit bloßem Auge oder mit einem Teleskop.
In der enger definierten Auswahl potenziell felsiger Planeten in der habitablen Zone ergaben sich 19 gerichtete Beobachter-Nachbarplanet-Paare. Bei 15 davon ließen die verfügbaren Bahndaten eine Auswertung zu. Alle 15 zeigten in den Modellrechnungen eine geometrische Rückwärtsbewegung, aber nicht bei jeder Kombination wäre diese auch leicht zu erkennen.
Besonders günstig wäre der Blick vom Exoplaneten GJ 1002 b auf seinen weiter außen kreisenden Nachbarn GJ 1002 c. Dieses Planetensystem liegt ungefähr 16 Lichtjahre von der Erde entfernt. Eine zweite aussichtsreiche Kombination fanden die Berechnungen bei Teegardens Stern in rund 12,5 Lichtjahren Entfernung: Von dessen Planet c aus würde Planet d eine auffällige scheinbare Kehrtwende vollführen.
In beiden Fällen erfüllt die berechnete Bewegung unter den untersuchten Bahnannahmen die strengsten Kriterien für eine leicht erkennbare Beobachtung ohne optische Hilfsmittel. Dahinter steckt ein geometrischer Vorteil: Ein weiter außen umlaufender Nachbarplanet kann seine scheinbare Rückwärtsbewegung weit entfernt vom Zentralstern zeigen. Ein innerer Nachbar erscheint dagegen gerade während der Kehrtwende oft in unmittelbarer Nähe des grellen Sterns.
Wie ungewöhnlich diese günstige Sicht ist, zeigt der Vergleich mit den anderen Planetenpaaren. In der konservativ ausgewählten Stichprobe erfüllten im Referenzmodell durchschnittlich nur 17,0 Prozent der untersuchten Bahnkonfigurationen die strengsten Sichtbarkeitskriterien. Dieser Wert beschreibt weder den Anteil der Beobachtungszeit noch den Anteil solcher Systeme im Universum.
Allerdings bleiben die Vorhersagen von den gewählten Annahmen abhängig. Die Rechnungen behandeln Planetenbahnen vereinfacht und schätzen ihre Helligkeit anhand reflektierten Lichts, ohne reale Atmosphären, Wetterverhältnisse oder die menschliche Farbwahrnehmung vollständig zu berücksichtigen. Die Sichtbarkeitsklassen sind deshalb Vergleichsmaßstäbe und keine gesicherten Beobachtungsprognosen für hypothetische Bewohner