„Mathematisch perfektes“ Exoplanetensystem im Fokus der Suche nach außerirdischen Technosignaturen

• HD 110067, etwa 100 Lichtjahre von der Erde entfernt, fällt als Ziel für die Suche nach Technosignaturen auf, weil dort sechs Subneptun-Planeten auf ausgerichteten, sternnahen Umlaufbahnen kreisen
• Bei dieser Beobachtung wurde zwar kein außerirdisches technisches Signal entdeckt, doch das bedeutet eher, dass zum Beobachtungszeitpunkt kein Signal in Richtung Erde gesendet wurde, als dass HD 110067 keine Technosignaturen besitzt
• Das Planetensystem erscheint von der Erde aus kantenseitig (edge-on), sodass sich die Ebene der Planetentransite beobachten lässt; das ist eine gute Geometrie, um nach Signalen zu suchen, die wie die Funkemissionen von irdischen Satelliten und Teleskopen mit Transiten gekoppelt sind
• Das Forschungsteam von Breakthrough Listen suchte mit dem Green Bank Telescope nach Signalen, die nur dann anhalten, wenn es auf HD 110067 gerichtet ist, doch natürliche Funkquellen und menschliche technische Signale erzeugen viel Rauschen
• Beobachtungen mit CHEOPS, HARPS-N und CARMENES sollen Radius und Masse der Planeten weiter eingrenzen, um chemische Zusammensetzung und Entstehungsprozesse besser zu verstehen

---

Warum HD 110067 Aufmerksamkeit erhält

• HD 110067 ist ein Sternsystem, das Ende vergangenen Jahres entdeckt wurde und etwa 100 Lichtjahre von der Erde entfernt ist
• In diesem System gibt es sechs Subneptun-Planeten, die alle auf sehr sternnahen Bahnen umlaufen
• Die Umlaufbahnen der Planeten gelten als mathematisch ausgerichtet und haben das Interesse von Wissenschaftlern geweckt, die nach außerirdischer Technologie oder Technosignaturen suchen
• Technosignaturen gelten als überzeugende Signale, die auf fortgeschrittenes Leben außerhalb der Erde hindeuten könnten
• Solche Belege wurden bisher nicht gefunden, doch HD 110067 bleibt ein interessantes Ziel für künftige ähnliche Beobachtungen

Beobachtungsvorteile eines kantenseitig sichtbaren Planetensystems

• Auch in der Umgebung der Erde werden die Funkemissionen von Satelliten und Teleskopen entlang der Ebene des Sonnensystems abgestrahlt
• Wenn ein Beobachter außerhalb des Sonnensystems sehen würde, wie die Erde vor der Sonne vorbeizieht, könnte er womöglich Signale erfassen, die mit diesem Planetentransit gekoppelt sind
• HD 110067 erscheint von der Erde aus edge-on, sodass Beobachter auf der Erde auf die Ebene blicken, in der die sechs Planeten liegen
• Steve Croft von Breakthrough Listen meint, dass diese Sichtgeometrie die Chance erhöht, ein tatsächliches Signal zu erfassen, falls es eines gibt
• So wie sich irdische Technologie auch außerhalb der habitablen Zone des Sonnensystems ausbreitet, könnte eine technologisch orientierte Zivilisation bei HD 110067 Kommunikations-Relais auf mehreren Planeten platziert haben

Suche mit dem Green Bank Telescope

• Nach der Bekanntgabe der Entdeckung von HD 110067 suchte Crofts Team mit dem Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia nach außerirdischen technischen Signalen
• Maßstab der Beobachtung war ein Signal, das fortbesteht, wenn das Teleskop auf HD 110067 gerichtet ist, und verschwindet, wenn es in andere Richtungen blickt
• Ein solches Muster könnte ein starkes Indiz für eine lokal bei HD 110067 vorhandene Technosignatur sein
• Kandidatensignale lassen sich allerdings nur schwer von natürlichen Funkquellen und menschlichen technischen Signalen unterscheiden
  • Ein Beispiel sind Funkemissionen von mit Wi‑Fi verbundenen Mobiltelefonen
  • Auch das erdnahe Satellitennetzwerk Starlink von SpaceX gehört zu den menschlichen technischen Signalen, die Verwirrung stiften
• Croft sieht die Situation als Suche nach einer potenziell außerirdischen „Nadel“ im „Heuhaufen“ der Signale, wobei man nur schwer wissen kann, ob überhaupt eine Nadel vorhanden ist und wie sie aussehen würde

Kriterien zur Unterscheidung technischer Signale

• Das Forschungsteam weiß zwar nicht genau, welche Form außerirdische Technologie haben könnte, nutzt aber Methoden, um zu prüfen, ob ein erkanntes Signal nicht bloß lokale Interferenz ist
• Ein Sender, der absichtlich so gebaut wurde, dass ihn andere Zivilisationen empfangen können, könnte viel Energie in einen schmalen Frequenzbereich bündeln
• Natürliche astrophysikalische Phänomene senden Funkwellen dagegen über deutlich breitere Frequenzbereiche aus
• Wenn sich ein Sender auf einem Planeten befindet, der um einen fremden Stern kreist, kann die auf der Erde beobachtete Signalfrequenz im Lauf der Zeit driften
• Carmen Choza vergleicht das mit dem Effekt, dass sich das Geräusch eines vorbeifahrenden Krankenwagens von einem hohen zu einem tieferen Ton verändert

Aktuelle Ergebnisse und nächste Beobachtungen

• Bei dieser Suche wurde kein technisches Signal entdeckt
• Croft betont, dass dieses Ergebnis nicht bedeutet, HD 110067 habe keine Technosignaturen, sondern eher aussagt, dass zum Beobachtungszeitpunkt kein Signal in Richtung Erde gesendet wurde
• Das Entdeckungsteam präzisiert derzeit mit dem Weltraumteleskop CHEOPS der ESA die Radien der sechs Planeten
• Die Planetenmassen werden mithilfe der Instrumente HARPS-N und CARMENES in Spanien genauer gemessen
• Wenn die Daten zu Größe und Masse der Planeten präziser werden, lässt sich die chemische Zusammensetzung des Systems besser bestimmen
• Diese Informationen könnten genutzt werden, um die Entstehungsmechanismen von HD 110067 und seinen Planeten durch eine gewisse Form von Reverse Engineering ihrer Entwicklung besser zu verstehen
• Croft sagt, man könne die Erfolgschancen in den kommenden zehn Jahren nicht kennen, doch die Möglichkeiten der Suche würden stetig besser und seien stärker als vor zehn Jahren
• Die Studie wurde im vergangenen Monat in Research Notes of the AAS veröffentlicht und ist in diesem Paper enthalten

[GN⁺]

Meinungen auf Hacker News

• Erinnert an das Titius-Bode-Gesetz[1]. Eine einfache Gleichung passte zu den Umlaufbahnen aller damals bekannten Planeten, sagte voraus, dass es im Asteroidengürtel noch einen weiteren geben müsse, und traf sogar die Entfernung des Uranus, galt dann aber als widerlegt, weil sie bei Neptun nicht passte.
  Es ist schon schwer zu glauben, dass eine solche Beziehung tatsächlich existiert und nicht bloßer Zufall ist; noch schwerer ist es, dahinter Intelligent Design zu sehen.
  [1]https://en.wikipedia.org/wiki/Titius%E2%80%93Bode_law
  • Ohne Störungen, so dachte ich, bilden sich Akkretionsringe und Planeten wegen orbitaler Resonanzeffekte in mathematischen Abständen. Das würde einem sehr niedrigen Energiezustand entsprechen, ähnlich der Tendenz von Schwingungsmoden zu ganzzahligen Obertönen.
    Klassisch ausgedrückt: Die in der Mathematik selbst vorhandene Harmonie zeigt sich auch als Harmonie im physikalischen Universum [1]. Eher ist es seltsam, dass wir nicht mehr physikalische Harmonie sehen; das liegt vermutlich an der enormen Komplexität nichtlinearer Wechselwirkungen.
    [1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240587262200003X
  • Selbst wenn man Intelligent Design ausschließt, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass mindestens ein solches System existiert, und zugleich ist auch die Wahrscheinlichkeit recht hoch, dass genau eines existiert. Vielleicht hatten wir Glück und haben genau dieses eine beobachtet.
  • Dieses Gesetz wirkt wie ein guter Ausgangspunkt, um die langfristige Entwicklung von Materie um einen Stern zu erklären, ist aber zu simpel, um alle möglichen Fälle abzudecken. Als Argument zur Widerlegung der Hypothese scheint es ungeeignet.
  • Die Astronomen, die diese Studie durchgeführt haben, kennen dieses „Gesetz“ vermutlich ebenfalls und dürften es ausgeschlossen haben. Persönlich finde ich die Sache nicht besonders abwegig.
  • Was ist mit der „exakten Entfernung“ bis Uranus gemeint?
• The Planets Are Weirdly In Sync - Steve Mould - https://www.youtube.com/watch?v=Qyn64b4LNJ0
  „Nehmen wir die drei größten Jupitermonde. Europa braucht exakt doppelt so lange wie Io, um Jupiter zu umrunden, und Ganymed wiederum doppelt so lange wie Europa. Wie kann so etwas passieren? Das ist ein Beispiel für Synchronisation — aber was ist der Mechanismus dahinter? Dieses Video erklärt das Phänomen der orbitalen Resonanz.“
  • Aber genau das ist doch auch die Ursache für die Lücken in den Saturnringen. Heißt das, Trümmer können sich nicht auf solchen Umlaufbahnen halten, Planeten aber können dort fixiert werden?
• Ich verstehe nicht, was an diesem System „mathematisch perfekt“ sein soll. Im Artikel wird das nicht wirklich deutlich.
  • Wie im Begleitartikel [1] genauer beschrieben, absolviert Planet 1 54 Umläufe, während die Planeten 2 bis 6 jeweils 36, 24, 16, 12 und 8 Umläufe absolvieren. Die aufeinanderfolgenden Verhältnisse sind 2/3, 2/3, 2/3, 3/4, 3/4, und nachdem Planet 1 54 Umläufe vollendet hat, kehren alle Planeten in dieselben relativen Positionen zurück.
    [1] https://www.space.com/six-sub-neptunes-found-100-light-years-from-earth
  • Alle sechs Planeten befinden sich auf resonanten Umlaufbahnen, mit dem Verhältnis 54:36:24:16:12:9. Das heißt, 3:2 wiederholt sich dreimal und 4:3 zweimal.
    https://en.wikipedia.org/wiki/HD_110067#Planetary_system
  • In der Bildunterschrift steht: „Die sechs Planeten umkreisen den Zentralstern HD 110067 in einem harmonischen Rhythmus; nach jeweils einigen Umläufen richten sich die Planeten aus.“
• Ich habe oft gedacht, dass TrES-2b [0], der dunkelste bislang entdeckte Planet, der einen Stern umkreist, der beste Kandidat für außerirdisches Leben sein könnte. Meine Hypothese ist, dass seine Dunkelheit daher rührt, dass die dortige Zivilisation einen Weg gefunden hat, nahezu 100 % der Sonnenenergie zu nutzen, etwa mit einer Dyson-Sphäre [1].
  [0] https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/1716/tres-2-b
  [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Dyson_sphere
  • Das NASA-Visualisierungstool für Exoplaneten ist wirklich großartig. Ich wusste nicht, dass es so etwas gibt. Je besser unser Verständnis der Daten zu Exoplaneten wird, desto besser dürften auch solche virtuellen Visualisierungen werden. Erstaunlich, wie viele Informationen man aus einem einzigen Lichtpixel herausholen kann.
  • Angesichts der Tatsache, dass „die Atmosphäre dieses Planeten so heiß wie Lava ist“, wirkt diese Hypothese sehr unwahrscheinlich.
  • Wenn sie 1,5-mal Jupiters Gravitation aushalten können, müssten das ziemlich kräftige Aliens sein :)
  • So funktioniert das nicht, wie du es dir vorstellst. Wenn man die gesamte Energie nutzt, beginnt der Planet erst rot und dann weiß zu glühen. Am Ende wird er so heiß wie ein Stern, und ab diesem Punkt lässt sich keine weitere Energie mehr gewinnen.
    Wenn man diese Energie nicht somehow in Materie umwandelt, wird nach den Gesetzen der Thermodynamik letztlich jede Energie zu Wärme.
  • Ein interessanter Exoplanet ist es schon, aber ich weiß nicht recht, wer auf einem Gasplaneten leben könnte — und wie.
• Die Autoren des Papers scheinen nicht gut zu verstehen, wie planetare Resonanz funktioniert und wie exakt Umlaufbahnen sein müssen, damit eine Resonanz erhalten bleibt.
  Resonanzen sind sehr häufig. Auch im Sonnensystem gibt es zahlreiche Resonanzen zwischen verschiedenen Himmelskörpern.
  Damit eine Resonanz stabil ist, müssen die Umlaufbahnen zweier Körper nicht mathematisch exakt aufeinander abgestimmt sein. Die Toleranz ist ziemlich groß. Wenn zwei Planeten einer Resonanz nahe genug kommen, kann Rückkopplung diese Resonanz stabilisieren. Bei jedem Umlauf tauschen die Planeten Energie aus und erhalten so die Resonanz; um sie zu brechen, wäre ein erheblicher externer Eingriff nötig.
  Das wirklich Interessante an diesem System ist die lange Resonanzkette. Aber auch das ist nicht extrem außergewöhnlich. Wenn man versteht, wie Resonanzen entstehen, sieht man, dass alle Planeten, sobald sie der Resonanz nahe genug kommen, Energie untereinander übertragen, sich in diesen Zustand einpassen und anschließend ihre resonanten Umlaufbahnen beibehalten können.

Es gibt überhaupt keinen Grund anzunehmen, dass eine solche Resonanz nicht natürlichen Ursprungs sein müsste. Das wäre ungefähr so, als würde man sagen, jemand habe den Mond in seine Bahn gesetzt, weil seine Rotationsperiode exakt seiner Umlaufperiode entspricht und er der Erde deshalb immer dieselbe Seite zuwendet. Das ist offensichtlich falsch; solche Resonanzen entstehen leicht und auf natürliche Weise.

• Die Autoren sind Wissenschaftler von SETI, Berkeley, Oxford und NASA. Wahrscheinlich wissen sie über dieses Thema sehr viel mehr als wir.
  Wie bei ähnlichen HN-Kommentaren denke ich, dass darin eine berechtigte Frage steckt. Aber es ist ein Fehler, aus etwas, das wie ein Widerspruch wirkt, sofort zu schließen, dass die Gegenseite falschliegt oder Unsinn redet. Die Diskrepanz zwischen meiner Einschätzung und ihrer könnte auch auf meiner Seite liegen, und in der Orbitalphysik ist diese Möglichkeit deutlich wahrscheinlicher.
  In diesem Beispiel wäre es besser, so zu denken: „Für mich sieht es so aus, als würde eine planetare Resonanz die Beobachtungen erklären. Die Autoren haben das natürlich ebenfalls bedacht; wie behandelt das Paper diese Frage?“ Demut bringt einen, sofern man nicht Gott ist, näher an die Wahrheit.
• Der Artikel behauptet das nicht. Der Titel kann allerdings so gelesen werden, und vielleicht ist das kein Zufall.
  Die Wissenschaftler untersuchen dieses System, weil es Eigenschaften hat, die eine Signaldetektion erleichtern könnten.
• Niemand sagt, dass die Resonanz nicht natürlich sei. Dass wir dieses System edge-on sehen, macht die Suche auf andere Weise vorteilhaft.
  HD 110067 ist Ziel eines TESS-Follow-up-Beobachtungsprogramms; weil wir das System von der Erde aus von der Seite sehen, steigt die Chance, entweder absichtliche Sender oder Leckstrahlung interplanetarer Kommunikation zu entdecken. Außerdem wird erklärt, dass mit mehr Planeten — unabhängig von der Lage der habitablen Zone — auch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass eine fortgeschrittene Zivilisation Technologie auf Nachbarplaneten ausgebreitet hat.
  https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ad235f
• Das scheint mir nicht die eigentliche Implikation zu sein. Leben auf der Erde wäre wohl nicht dasselbe wie heute, wenn es die Umlaufbahn des Mondes, die stabile Meeresströmungen erzeugt, nicht gäbe. Ohne solche Bedingungen dürfte zusätzliche Komplexität hinzukommen, um ein langfristiges Wachstum von „Leben“ zu etablieren.
• Der eigentliche Grund, warum man dieses System beobachtet, ist, dass wir nahezu frontal darauf hinabblicken und deshalb die Bahnen aller Planeten auf einmal sehen können. Nicht, weil man die Umlaufbahnen für künstlich hält.
• Die Wiki-Seite dieses Sternsystems: https://en.wikipedia.org/wiki/HD_110067
• Zur Position, dass Resonanz das Phänomen erklärt: Das Paper scheint nicht zu sagen, „mathematisch perfekte“ Umlaufbahnen seien ein Hinweis auf Intelligenz.
  HD 110067 besitzt sechs Mini-Neptun-Planeten, die alle in einer stabilen Resonanzkette um ihren Stern kreisen. Unter den bekannten Sternen mit mindestens vier Planeten ist er der hellste, und weil die Planeten eine sehr geordnete Bahnkonfiguration zeigen, bietet er eine beispiellose Gelegenheit, die Bahnentwicklung von Planetensystemen und die Zusammensetzung der Atmosphären von Mini-Neptunen zu untersuchen. Drei dieser Planeten weisen eine geringe Dichte auf, was auf große, wasserstoffreiche Atmosphären hindeutet. Mini-Neptune gehören zu den häufigsten bisher entdeckten Exoplanetentypen; ob sie flüssiges Wasser ermöglichen können, ist daher wichtig für die Priorisierung von SETI-Zielen.
  Außerdem ist HD 110067 auch als Ziel für die Suche nach Technosignaturen wertvoll. Weil wir das System von der Erde aus edge-on sehen, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, absichtliche Sender oder Leckstrahlung interplanetarer Kommunikation zu detektieren; die große Zahl an Planeten erhöht zudem die Wahrscheinlichkeit, dass eine fortgeschrittene Zivilisation Technologie auf benachbarte Planeten ausgebreitet hat.
  https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ad235f
• Die Formulierung „Radiowellen, die von Satelliten und Teleskopen in Richtung der Ebene des Sonnensystems ausgesendet werden“ klingt seltsam.
  Sind Radioteleskope nicht Geräte, die Radiowellen empfangen, statt sie „auszusenden“? Selbst wenn sie wie das Deep Space Array für Sendebetrieb konfiguriert sind, strahlen sie nicht in die Ebene des Sonnensystems, sondern auf die Raumsonde, mit der sie kommunizieren wollen.
  Für Satelliten gilt das erst recht nicht. Weil sie Energie sparen müssen, senden sie keine Radiowellen hinaus ins All; ihre Antennen zeigen zur Erde.
  Außerdem hat der Satz, in dem diese Passage vorkommt, kein Hauptverb, sodass ich ihn mehrfach lesen musste, um zu verstehen, was gemeint ist.
  • Manche Radioteleskope werden für Radarastronomie genutzt.
    https://en.wikipedia.org/wiki/Radar_astronomy
  • Selbst wenn wir tatsächlich ein außerirdisches Signal auffangen, muss dieses Signal vor sehr, sehr langer Zeit gesendet worden sein.
• Ich habe gehört, dass fast jedes Sternsystem, das Astrophysiker untersuchen, auf potenzielle Anomalien geprüft wird, weil der Fund starker Hinweise auf außerirdische Technologie ein derart großes Ereignis wäre.
• Das erinnert mich an einen Roman, den ich früher einmal gelesen habe. Den Titel nenne ich wegen Spoiler-Gefahr nicht, aber eine der kleinen Wendungen war, dass die großräumige Struktur der Galaxien, die wir im Universum beobachten — eine Struktur, die Sternentstehung und Leben begünstigt — ein Kunstprojekt intelligenter Spezies war, die seit der Zeit kurz nach dem Urknall existieren.
  Es ist nicht die Xeelee Sequence :P