Quelle: Universität Wien 20. August 2024.

20. August 2024 – Am Mitterschöpfl, inmitten des Biosphärenparks Wienerwald, befindet sich das größte Spiegelteleskop Österreichs: Am Leopold Figl-Observatorium für Astrophysik der Universität Wien wird seit mehr als fünf Jahrzehnten das Universum erforscht. „Niederösterreich greift in vielen Forschungsbereichen nach den Sternen, z.B. im Bereich der Weltraumforschung! Jetzt investieren wir 225.000 Euro in die Erneuerung des Leopold Figl-Observatoriums. Damit kann die Technik und Ausstattung des Spiegelteleskops erneuert und auf ein neues Forschungsniveau gehoben werden“, erklärte LH-Stellvertreter Stephan Pernkopf.

Das Institut ist bereits heute an einer Reihe von Weltraumissionen involviert. Mit dem Upgrade des Telekops wird sichergestellt, dass das Observatorium auch in den nächsten zehn Jahren wissenschaftlich kompetitiv bleibt. So werden auch neue Forschungsschwerpunkte möglich, wie etwa die Suche nach Exoplaneten, also neuen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Die neue Forschungs-Infrastruktur aus Niederösterreich soll dabei spannende Erkenntnisse liefern.

Bei einem Pressetermin am Observatorium bestärkten die Universität Wien und das Land Niederösterreich die Weiterentwicklung des Leopold Figl-Observatoriums und unterzeichneten ein Partnerschaftsabkommen. LH-Stellvertreter Pernkopf betonte: „Viele Erkenntnisse aus Astrophysik und Weltraumforschung finden Eingang in unseren Alltag. Daher setzen wir auch in Zukunft auf Vorsprung durch Wissenschaft. Wir freuen uns auf spannende Ergebnisse, mit denen Niederösterreich nicht nur den Weltraum erobert, sondern vor allem auch das Leben hier auf unserem Planeten positiv beeinflussen kann. Denn wer die Sterne im Weltraum beobachtet, sieht die Vergangenheit und zieht daraus Schlüsse für die Zukunft. Ich möchte mich stellvertretend für die Uni Wien bei Rektor Schütze für die gute Zusammenarbeit bedanken.“

„Dieses Projekt ist für die Universität Wien eine großartige Gelegenheit, sich noch stärker auf dem Gebiet der Exoplanetenforschung zu profilieren“, so der Rektor der Universität Wien Sebastian Schütze. „Spektakuläre astronomische Entdeckungen werden meist mit Sternwarten in der chilenischen Atacama-Wüste oder mit Weltraumteleskopen in Verbindung gebracht. Das Figl-Teleskop mit seinem weiten Sichtfeld ermöglicht es, mitten in Österreich eine wichtige Nische in diesem spannenden Forschungsfeld zu besetzen.“

Das Observatorium wurde der Universität Wien anlässlich ihres 600-jährigen Jubiläums im Jahr 1965 vom Land Niederösterreich geschenkt.

Des Weiteren ist der Betrieb als Gastobservatorium geplant und die Kooperation mit Astronomievereinen soll verstärkt werden. Lokalen Wissenschafterinnen und Wissenschaftern, sowie Studierenden soll Beobachtungszeit am Observatorium ermöglicht werden. Durch die Öffnung der wissenschaftlichen Infrastruktur für die Bevölkerung sollen diverse Citizen Science-Projekte durchgeführt werden.

Mehr zum Leopold Figl-Observatorium im Wissenschaftsmagazin Rudolphina der Universität Wien:
https://rudolphina.univie.ac.at/rudolphina-roadtrip-zum-leopold-figl-observatorium

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• Exoplaneten

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Quelle: Universität Bern 9. März 2023.

Am 7. März 2023 bestätigte der Ausschuss für das Wissenschaftsprogramm der ESA die Fortsetzung des Betriebs bis 2026 und eine indikative Verlängerung bis 2029, abhängig von den laufenden Verpflichtungen der nationalen Förderer und Partner. Seit seinem Launch im Dezember 2019 haben die äußerst präzisen Messungen des Satelliten zu mehreren wichtigen Entdeckungen auf dem Gebiet der Exoplanetenforschung beigetragen. Die Verlängerung wird es ermöglichen, diese faszinierenden Welten im Orbit anderer Sterne noch genauer zu untersuchen.

Im Gegensatz zu früheren Satelliten, die neue Exoplaneten – Planeten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen – durch die gleichzeitige Beobachtung von zehntausenden Sternen aufspüren sollten, wurde CHEOPS für die Beobachtung einzelner Sterne optimiert und zielt auf diejenigen, von denen bereits bekannt ist, dass sie Exoplaneten beherbergen. Ziel von CHEOPS ist es daher, über eine bloße Bestandsaufnahme von Exoplaneten hinauszugehen und einige ihrer Haupteigenschaften, insbesondere ihre Größe, mit äußerster Präzision zu messen. Diese Präzision ermöglicht es den Astronomen, Rückschlüsse auf die Zusammensetzung dieser Planeten zu ziehen: Die Kombination der CHEOPS-Größenmessung mit der zuvor bekannten Planetenmasse ergibt die Dichte. Dichte Planeten wie die Erde bestehen hauptsächlich aus Gestein und Metallen, während Planeten mit geringer Dichte wie der Jupiter hauptsächlich aus Gas bestehen. Da diese Zusammensetzungen das Ergebnis des Planetenentstehungsprozesses sind, öffnet deren Kenntnis ein Fenster zur Geschichte der Planetensysteme und setzt unser eigenes Sonnensystem in einen größeren Kontext.

Die Beobachtung der Eigenschaften von Exoplaneten
„In dieser Hinsicht war die Mission äußerst erfolgreich“, betont Willy Benz, emeritierter Professor für Astrophysik an der Universität Bern und Leiter des CHEOPS-Konsortiums, „die Präzision von CHEOPS hat alle Erwartungen übertroffen und es uns ermöglicht, die Eigenschaften mehrerer der interessantesten Exoplaneten zu bestimmen.“

So haben die Forschenden des CHEOPS-Teams durch genaue Beobachtung der Helligkeitsveränderungen beim Vorbeiziehen des Planeten WASP-103b an seinem Stern festgestellt, dass der Planet durch die starke Schwerkraft des nahen Sterns in die Form eines Rugbyballs verformt wird. Planeten dieser Art sind so heiß, dass CHEOPS ihr Leuchten auch auf ihrer Umlaufbahn erkennen konnte. „Das mit CHEOPS bei dem Planeten WASP-189b entdeckte Leuchten beträgt nur ein paar Millionstel des vom Stern ausgesandten Lichts und hängt mit der Temperatur der Planetenatmosphäre sowie deren Wolkenbedeckung zusammen. Damit ist klar, dass CHEOPS viel mehr kann als ’nur‘ die Größe von Planeten zu messen“, erklärt Prof. David Ehrenreich von der Universität Genf, Co-Leiter des internationalen Teams von über hundert Wissenschaftlern, die an der Auswertung der Mission beteiligt sind.

Verlängerung der Mission verspricht weitere faszinierende Entdeckungen
Die Hauptmission von CHEOPS war für eine Dauer von dreieinhalb Jahren, also bis September 2023, angelegt. Die herausragende Qualität der wissenschaftlichen Ergebnisse der Mission wird durch die Veröffentlichung von mehr als fünfzig auf CHEOPS-Daten basierenden wissenschaftlichen Artikeln in internationalen Fachzeitschriften belegt. Der Satellit wurde inmitten einer weltweiten Pandemie erfolgreich betrieben, und sein Gesundheitszustand ist im Hinblick auf die rauen Bedingungen im Weltraum, wo er ständig von kosmischer und hochenergetischer Strahlung bombardiert wird, ausgezeichnet. All diese Faktoren haben das CHEOPS-Team dazu veranlasst, eine Verlängerung der Mission über das Jahr 2023 hinaus vorzuschlagen.

Die Verlängerung des CHEOPS-Betriebs wurde nun vom Ausschuss für das Wissenschaftsprogramm der ESA bis mindestens 2026 genehmigt, vorausgesetzt, die nationalen Förderer und Partner leisten weiterhin Unterstützung. Die Mitglieder des CHEOPS-Teams stammen aus 40 Institutionen in ganz Europa: Neben der ESA haben sich 11 Länder, darunter die Schweiz in einer führenden Rolle, zusammengeschlossen, um das Teleskop zwischen 2012 und 2019 zu finanzieren und zu bauen. „CHEOPS kann für die Verlängerung der Mission weiterhin auf die starke Unterstützung der beteiligten Finanzierungsagenturen zählen, darunter auch der Schweiz, deren führende Rolle bei der CHEOPS-Mission (einschließlich des verlängerten Betriebs) durch ihre Mitgliedschaft in der ESA und ihre Teilnahme am PRODEX-Programm ermöglicht wird“, sagt Oliver Botta, Vorsitzender des CHEOPS-Lenkungsausschusses.

Mit der nun genehmigten Missionsverlängerung plant das CHEOPS-Team, den Satelliten weiterhin für seine Kernaufgaben einzusetzen aber gleichzeitig auch neue Beobachtungsmethoden auszuprobieren. „Wir haben bisher nur an der Oberfläche von CHEOPS‘ Fähigkeiten gekratzt. Der Satellit bietet noch viel mehr wissenschaftliche Möglichkeiten, und wir freuen uns darauf, diese während der Verlängerung auszuloten“, erklärt Benz. „Ein sehr spannendes Ergebnis wäre die Entdeckung des ersten Exomonds“, verrät Ehrenreich. „Viele Planeten in unserem Sonnensystem haben Monde. Wir erwarten deshalb, dass wir diese auch in der Umlaufbahn von Exoplaneten finden werden, und wir beobachten bereits einige Kandidaten. Es ist jedoch schwierig, Exomonde zu entdecken, weil sie sehr klein und ihre Signaturen daher eher schwach sind. CHEOPS ist jedoch präzise genug, um Exomonde in der Größe des Planeten Mars zu finden, der doppelt so groß ist wie unser Mond. Wenn solche Exomonde in den von uns beobachteten Systemen existieren, könnten wir sie während der verlängerten Mission finden.“

Eine einzigartige Rolle im Bereich der Weltraummissionen
Ein weiteres einzigartiges Merkmal von CHEOPS ist die Fähigkeit, seine Kräfte mit anderen Weltraummissionen wie dem James Webb Space Telescope (JWST), einem Gemeinschaftsprojekt der NASA und der ESA, zu kombinieren. CHEOPS kann unser Wissen über bereits bekannte Exoplaneten verfeinern und so die besten Kandidaten für Atmosphärenbeobachtungen mit JWST auswählen. „Dank der Resultate von CHEOPS haben wir wertvolle JWST-Beobachtungszeit erhalten, um die Planeten des Systems TOI-178 zu betrachten und ihre atmosphärische Zusammensetzung zu bestimmen. Dies wird uns helfen, die dynamische Geschichte dieses Systems zu verstehen“, erklärt Prof. Yann Alibert von der Universität Bern. Alibert koordiniert ein CHEOPS-Programm, das sich mit der Verfolgung von multiplanetaren Systemen befasst, die vom NASA-Satelliten TESS entdeckt wurden. „Dies ist ein Beispiel für die große Synergie zwischen CHEOPS und anderen Missionen: TESS fand ursprünglich drei Planeten, die den Stern TOI-178 umkreisen. Als CHEOPS dieses System untersuchte, entdeckte es drei weitere Planeten und zeigte eine außergewöhnliche und zerbrechliche Orbitalharmonie. Das führte uns zur Annahme, dass dieses System seit Milliarden von Jahren ungestört ist“, erklärt Alibert.

„Die Forschung ist gespannt, welche überraschenden Ergebnisse CHEOPS als nächstes hervorbringen wird; nun steht fest, dass CHEOPS noch jahrelang neue Entdeckungen machen kann“, so Benz abschließend.

CHEOPS – Auf der Suche nach potenziell lebensfreundlichen Planeten
Die CHEOPS-Mission (CHaracterising ExOPlanets Satellite) ist die erste der neu geschaffenen «S-class missions» der ESA – Missionen der kleinen Klasse mit einem Budget, das kleiner ist als das von großen und mittleren Missionen, und mit einer kürzeren Zeitspanne von Projektbeginn bis zum Start.

CHEOPS widmet sich der Charakterisierung von Exoplaneten-Transiten. Dabei misst CHEOPS die Helligkeitsänderungen eines Sterns, wenn ein Planet vor diesem Stern vorbeizieht. Aus diesem Messwert lässt sich die Größe des Planeten ableiten und mit bereits vorhandenen Daten daraus die Dichte bestimmen. So erhält man wichtige Informationen über diese Planeten – zum Beispiel, ob sie überwiegend felsig sind, aus Gasen bestehen oder ob sich auf ihnen tiefe Ozeane befinden. Dies wiederum ist ein wichtiger Schritt, um zu bestimmen ob auf einem Planeten lebensfreundliche Bedingungen herrschen.

CHEOPS wurde im Rahmen einer Partnerschaft zwischen der ESA und der Schweiz entwickelt. Unter der Leitung der Universität Bern und der ESA war ein Konsortium mit mehr als hundert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Ingenieurinnen und Ingenieuren aus elf europäischen Nationen während fünf Jahren am Bau des Satelliten beteiligt.

CHEOPS hat am Mittwoch, 18. Dezember 2019 an Bord einer Sojus-Fregat-Rakete vom Europäischen Weltraumbahnhof Kourou, Französisch-Guyana, seine Reise ins Weltall angetreten. Seither umkreist CHEOPS die Erde innerhalb von ungefähr anderthalb Stunden in einer Höhe von 700 Kilometer entlang der Tag-Nacht-Grenze.

Der Bund beteiligt sich am CHEOPS-Teleskop im Rahmen des PRODEX-Programms (PROgramme de Développement d’EXpériences scientifiques) der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Über dieses Programm können national Beiträge für Wissenschaftsmissionen durch Projektteams aus Forschung und Industrie entwickelt und gebaut werden. Dieser Wissens- und Technologietransfer zwischen Wissenschaft und Industrie verschafft dem Werkplatz Schweiz letztlich auch einen strukturellen Wettbewerbsvorteil – und er ermöglicht, dass Technologien, Verfahren und Produkte in andere Märkte einfließen und so einen Mehrwert für unsere Wirtschaft erbringen.

Mehr Informationen: https://cheops.unibe.ch/de/.

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• Weltraumteleskop Cheops – CHaracterising ExOPlanets Satellite

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Quelle: Universität Bern 14. Februar 2023.

14. Februar 2023 – In unserem Sonnensystem scheint alles seine Ordnung zu haben: Die kleineren Gesteinsplaneten, wie die Venus, die Erde oder der Mars kreisen relativ nahe um unseren Stern. Die großen Gas- und Eisriesen, wie Jupiter, Saturn oder Neptun ziehen dagegen in weiten Bahnen um die Sonne. Forschende der Universitäten Bern und Genf, sowie des Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS, zeigen in zwei im Fachmagazin Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Studien: damit steht unser Planetensystem ziemlich alleine da.

Wie Erbsen aus derselben Schote
«Bereits vor über einem Jahrzehnt stellten Astronominnen und Astronomen aufgrund von Beobachtungen mit dem damals bahnbrechenden Kepler Teleskop fest, dass Planeten in anderen Systemen ihren jeweiligen Nachbarn meist in Größe und Masse ähneln – wie Erbsen in einer Schote», sagt Studienhauptautor Lokesh Mishra, der an der Universität Bern und Genf, sowie dem NFS PlanetS forscht. Doch lange war unklar, ob diese Erkenntnis durch Einschränkungen bei den Beobachtungsmethoden zustande kam. «Es war unmöglich festzustellen, ob sich die Planeten in einem gewissen System genug ähnlich sind, um in die Klasse der ‘Erbsen-in-einer-Schote’-Systeme zu fallen, oder ob sie sich doch eher unterschieden – so, wie in unserem Sonnensystem», so Mishra.

Daher entwickelte der Forscher ein Konzept, um die Unterschiede und Ähnlichkeiten von Planeten derselben Systeme zu ermitteln. Und stellte dabei fest: es gibt nicht zwei, sondern vier solche Systemarchitekturen.

Vier Klassen von Planetensystemen
«Wir bezeichnen diese vier Klassen als ‘ähnlich’, ‘geordnet’, ‘anti-geordnet’ und ‘gemischt’, so Mishra. Planetensysteme, bei denen die Massen der benachbarten Planeten einander ähnlich sind, haben eine ähnliche Architektur. Geordnete Planetensysteme sind solche, bei denen die Masse der Planeten tendenziell mit dem Abstand zum Stern zunimmt – so, wie auch in unserem Sonnensystem. Wenn die Masse der Planeten dagegen mit dem Abstand zum Stern abnimmt, sprechen die Forschenden von einer anti-geordneten Architektur des Systems. Und gemischte Architekturen treten auf, wenn die Planetenmassen in einem System von Planet zu Planet stark schwanken.

«Dieses Konzept kann auch bei jeder anderen Messgröße angewendet werden, wie etwa Radius, Dichte oder Wasseranteilen», sagt Studienmitautor Yann Alibert, der an der Universität Bern und am NFS PlanetS forscht. «Damit haben wir nun erstmals ein Werkzeug, um Planetensysteme als Ganzes zu untersuchen und mit anderen Systemen zu vergleichen».

Die Erkenntnisse werfen auch Fragen auf: Welche Architektur ist die häufigste? Welche Faktoren steuern das Entstehen eines Architekturtyps? Welche Faktoren spielen keine Rolle? Einige davon können die Forschenden beantworten.

Eine Brücke über Milliarden von Jahren
«Unsere Ergebnisse zeigen, dass ‘ähnliche’ Planetensysteme die häufigste Art von Architekturen sind. Etwa acht von zehn Planetensysteme um die Sterne, die am Nachthimmel sichtbar sind, weisen eine solche ‘ähnliche’ Architektur auf», sagt Mishra. «Das erklärt auch, warum bereits in den ersten Monaten der Kepler-Mission Hinweise auf diese Architektur gefunden wurden». Überrascht hat das Team, dass die «geordnete» Architektur – also jene, zu der auch das Sonnensystem zählt – die seltenste Klasse zu sein scheint.

Es gäbe Hinweise, so Mishra, dass sowohl die Masse der Gas- und Staubscheibe, aus der die Planeten hervorgehen, als auch die Häufigkeit von schweren Elementen im jeweiligen Stern eine Rolle spielen. «Aus eher kleinen, wenig massiven Scheiben und Sternen mit wenig schweren Elementen gehen ‘ähnliche’ Planetensysteme hervor. Aus grossen, massiven Scheiben mit vielen schweren Elementen im Stern entstehen eher ‘geordnete’ und ‘anti-geordnete’ Systeme. ‘Gemischte’ Systeme entstehen aus mittelgrossen Scheiben. Dynamische Wechselwirkungen zwischen Planeten – wie etwa Kollisionen oder Auswürfe – beeinflussen die endgültige Architektur», erklärt Mishra.

«Ein bemerkenswerter Aspekt dieser Ergebnisse ist, dass sie die Ausgangsbedingungen der Planeten- und Sternentstehung mit einer messbaren Eigenschaft – der Systemarchitektur – verbindet. Dazwischen liegen Milliarden von Jahren der Entwicklung. Uns ist es erstmals gelungen, diese riesige zeitliche Lücke zu überbrücken und überprüfbare Vorhersagen zu machen. Es wird spannend zu sehen, ob sie bestehen werden», resümiert Alibert.

Angaben zu den Publikationen:
L. Mishra, Y. Alibert, S. Udry, C. Mordasini, A framework for the architecture of exoplanetary systems. I. Four classes of planetary system architecture, Astronomy and Astrophysics, Accepted December 2022 https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202243751 DOI: 10.1051/0004-6361/202243751

L. Mishra, Y. Alibert, S. Udry, C. Mordasini, A framework for the architecture of exoplanetary systems. II. Nature versus nurture: Emergent formation pathways of architecture classes, Astronomy and Astrophysics, Accepted December 2022 https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202244705 DOI: 10.1051/0004-6361/202244705

Research Highlight Article in Nature Astronomy: Maltagliati, L. Finding order in planetary architectures. Nat Astron 7, 8 (20230). https://www.nature.com/articles/s41550-023-01895-0 DOI: 10.1038/s41550-023-01895-0

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• Exoplaneten

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Quelle: Stiftung Planetarium Berlin.

Für Jahrtausende glaubte die Menschheit, die Erde stünde im Mittelpunkt des Universums. Heute wissen wir: Unsere Sonne ist nur ein gewöhnlicher Stern unter hunderten Milliarden von Sternen in unserer Milchstraße. Am Freitag, 30. April 2021, um 19 Uhr blickt die Stiftung Planetarium Berlin (SPB) im Livestream »Wir sind nicht allein #4« gemeinsam mit Prof. Dr. Heike Rauer und Dr. Monika Lendl auf die aktuell spannendsten Fragen der Exoplanetenforschung. Der Abend bildet den Abschluss einer mehrteiligen Online-Serie über unser Sonnensystem und mögliches Leben im All auf dem YouTube-Kanal der Stiftung.

In einem Expertinnengespräch mit Prof. Dr. Heike Rauer, Leiterin des Instituts für Planetenforschung am Deutschen Zentrum für Luft-und Raumfahrt, und Dr. Monika Lendl von der Universität Genf erhalten wir Einblicke in die Arbeit herausragender Wissenschaftler*innen der Exoplanetenforschung (ESA-Weltraumteleskope CHEOPS und PLATO). Beide forschen zu extrasolaren Planeten und möglichen Spuren von Leben. In der abschließenden Diskussion beantworten wir ausgewählte Fragen der Zuschauer*innen aus dem Live-Chat.

Gäste: Prof. Dr. Heike Rauer des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und Dr. Monika Lendl (CHEOPS)
Moderation: Tim Florian Horn (SPB), Kristin Linde (SPB) & Marc Horat (Verkehrshaus Schweiz)
Beginn: 19 Uhr | 60 min | ab 10 Jahre
Link zum Livestream: https://youtu.be/jqxJjzNu_1s
Die Veranstaltung läuft im Rahmen unseres Jahresthemas #wirsindnichtallein.

Prof. Dr. Heike Rauer
Seit 1997 arbeitet Prof. Dr. Heike Rauer als Physikerin in der Planetenforschung und ist seit 2017 Direktorin des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. Ihr Forschungsschwerpunkt ist die Suche und Charakterisierung von Exoplaneten durch die Transitmethode. Sie beschäftigt sich außerdem mit der Modellierung und Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten. Ihr Ziel ist es, Exoplaneten besser zu klassifizieren, um in Zukunft möglicherweise Spuren von Leben nachweisen zu können. Sie leitet das Instrumentenkonsortium für das ESA-Weltraumteleskop PLATO, das ab 2026 in der Milchstraße nach insbesondere erdähnlichen Planeten suchen wird.

Dr. Monika Lendl
Die Astrophysikerin Dr. Monika Lendl ist angehende Professorin für Astronomie an der Universität Genf und arbeitet seit 2017 unter anderem im Wissenschaftsteam des ESA-Weltraumteleskops CHEOPS, das seit 2019 Exoplaneten untersucht. Ihr Forschungsschwerpunkt ist die Untersuchung und Charakte-risierung der Atmosphären von Exoplaneten.

Stiftung Planetarium Berlin
Die Stiftung Planetarium Berlin (SPB) ist eine Stiftung öffentlichen Rechts. Träger ist das Land Berlin –Zuständigkeit: Senatsverwaltung für Bildung, Jugend und Familie. Die Stiftung besteht seit 1. Juli 2016 und umfasst drei Standorte: die Archenhold-Sternwarte in Treptow, das Planetarium am Insulaner mit Wilhelm-Foerster-Sternwarte in Schöneberg und das Zeiss-Großplanetarium in Prenzlauer Berg. Die Häuser der Stiftung sind moderne Brücken zum Kosmos, stehen technisch sowie inhaltlich an internationaler Spitze und bilden eine essentielle Größe im Bildungs- und Kulturangebot Berlins.

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• Terminvorschau auf Veranstaltungen

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Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: ESA.

Wie das „T“ im Namen nahelegt, wird PLATO nach periodisch wiederkehrenden Lichtschwankungen der Sterne beim Transit von Planeten suchen. Ähnlich wie beim Sternenkartographen Gaia ist dies als Massengeschäft angelegt, wenn auch mit bescheideneren Zahlen, weil die Planetensuche sehr viel zeitaufwendiger ist. Beeindruckend ist es trotzdem. Mit 34 kleinen Teleskopen und Kameras wird PLATO auf die Jagd gehen. Damit sollen laut ESA rund eine Million Sterne der näheren Umgebung auf Planeten hin untersucht werden.

PLATO wird, so die ESA weiter, in Verbindung mit bodengestützten Beobachtungen der Radialgeschwindigkeit die Berechnung von Masse und Radius eines Planeten und somit von dessen Dichte erlauben. Dies lasse Rückschlüsse auf seine Zusammensetzung zu. Die ESA erwartet, dass Tausende exoplanetarer Systeme entdeckt werden. Die Mission sei besonderes befähigt, Planeten erdähnlicher Größe und Supererden im bewohnbaren Bereich ihres Zentralgestirns zu identifizieren. Zudem werde die seismische Aktivität von Sternen untersucht. Dies erlaube eine genaue Charakterisierung der Sterne hinsichtlich Masse, Radius und Alter.

Der Start ist spätestens 2024 in Kourou auf einer Sojus-Rakete vorgesehen. Die Missionsdauer ist auf sechs Jahre angelegt, Verlängerung nicht ausgeschlossen. PLATO wird am Lagrange-Punkt L2 positioniert, dem etwa 1,5 Mio. Kilometer von der Erde entfernten Punkt auf der Linie Sonne-Erde, an dem sich die Anziehungskräfte beider Gestirne mit der Fliehkraft aufheben. Dort ist bereits Gaia aktiv. Gaia dient der Himmelskartographie, die Planetenjagd ist nicht ihr primäres Aufgabengebiet. Allerdings kann Gaia feinste Taumelbewegungen von Sternen registrieren, ein Indiz für Planeten der Jupiter-Klasse. Unter anderem derartige Hinweise geben PLATO Ansatzpunkte für die Suche. Ergänzend zu PLATO sind laut ESA präzise Anschlussbeobachtungen durch zukünftige boden- und weltraumgestützte Observatorien vorgesehen.

Im Wettbewerb um den Zuschlag hat sich PLATO gegen EChO (Observatorium zur Charakterisierung von Exoplaneten), LOFT (hochzeitauflösende Röntgenstrahlenbeobachtungen), MarcoPolo-R (Rückführung einer Probe eines erdnahen Asteroiden) und STE-Quest (Erforschung der Raumzeit und Erprobung des Quantenäquivalenzprinzips im Weltraum) durchgesetzt. PLATO ist die dritte ESA-Mission der Kategorie M. Bereits 2011 fiel die Entscheidung für den Sonnenorbiter und die Mission Euclid. Der Sonnenorbiter startet 2017 und wird in weniger als 50 Mio. Kilometer Sonne und Sonnenwind erforschen. Euclid sucht voraussichtlich ab 2020 nach dunkler Energie und dunkler Materie.

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Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Universität Bern, Welt der Physik.de.

Als Super-Erden bezeichnen die Astronomen Exoplaneten mit einem bis zu 2-fachen Erddurchmesser unabhängig von der Beschaffenheit ihrer Oberfläche.

Yann Alibert hat nun in seiner Studie „On the radius of habitable Planets“ den Schluss gezogen, dass Supererden dann, wenn sie einen bestimmten Durchmesser überschreiten, als potenzielle Träger von Leben ausscheiden. Die Grenze zieht Alibert, je nach der chemischen Zusammensetzung des Planeten, bei dem 1,7 – 2,2-fachen des Erddurchmessers.

Mit seiner Studie leistet Alibert auch einen Beitrag dazu, die Suche nach Planeten, die Leben tragen können, zu vereinfachen. Da die Bedingungen für Leben sehr komplex sind, ist es schwierig herauszufinden, ob auf Exoplaneten solche Bedingungen herrschen. Einfacher hingegen ist es, die Planeten auszuschließen, die kein Leben beherbergen können. Masse und Radius von Exoplaneten sind Parameter, die von Sonden gemessen werden können. Durch Aliberts Studie kann man nun den Kreis von Planeten, die man zwecks weiterer Suche nach Leben genauer unter die Lupe nehmen möchte, besser eingrenzen.

Die Frage ist nun, was sich oberhalb der von Alibert festgestellten Grenzen auf den Planeten verändert und so potenzielles Leben unmöglich macht. Alibert führt zwei wichtige Zusammenhänge an: Zum einen die Existenz flüssigen Wassers, welches für die Existenz von Leben unabdingbar ist, zum anderen die Funktionalität des Kohlenstoffzyklus´. Dieser sorgt als geologischer Prozess auf der Erde für eine Regulierung der Temperatur. In den Ozeanen gelöstes Kohlendioxid wird infolge chemischer Verbindungen in das Erdinnere transportiert, dort wieder freigesetzt und gelangt durch Vulkanausbrüche oder sonstige tektonische Vorgänge wieder an die Oberfläche bzw. in die Atmosphäre.

Ein zu großer Radius bei einer erdähnlichen Masse deutet nun aber darauf hin, dass der Planet entweder zu viel Gas oder zu viel Wasser enthält. Gibt es auf dem Planeten zu viel Gas, kann sich kein flüssiges Wasser bilden. Enthält der Planet hingegen zu viel Wasser, ist der Druck der Wassermassen zu groß. Dann bildet sich eine exotische Art von Eis, so genanntes „Eis VII“, welches sich dann auf dem Meeresgrund ablagert und den Austausch von Kohlendioxid (und somit den Kohlenstoffzyklus) verhindert. Besteht ein Planet also aus zu viel Wasser oder zu viel Eis, dann kann auf ihm kein Leben existieren.

Die Studie von Yann Alibert bei arxiv.org:

• On the radius of habitable Planets

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• Exoplaneten
• Exoplaneten in habitabler Zone

Der Beitrag Leben auf Super-Erden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESO.

Das Forscherteam mit Beteiligung der Universitäten in Göttingen und Dresden verwendete für seine Analysen Doppler-Spektren vom sehr erfolgreichen und bekannten Planetensucher HARPS in La Silla/Chile sowie von weiteren Spektrografen am VLT in Paranal/Chile, am Keck-Teleskop auf Hawaii und am Magellan-Teleskop, ebenfalls in Chile. Das Messprinzip dabei ist, dass an der durch den Dopplereffekt verursachten Verschiebung der Spektrallinien die Radialgeschwindigkeit des Sterns erkennbar wird. Planeten sorgen bei ihren Umkreisungen des Sterns dafür, dass die gemessene Radialgeschwindigkeit sich minimal verändert. Daher kann man aus dem Verlauf der Geschwindigkeitsmessungen auf die Masse und Umlaufbahn der Planeten eines Sterns schließen.

Je länger der Zeitraum ist, in dem solche Beobachtungen durchgeführt werden, umso mehr Daten werden also gewonnen und um so mehr Planeten, vor allem mit längeren Perioden können entdeckt werden. So wurden jetzt bei Gliese 667C, einem kleinen Stern mit etwa einem Viertel der Sonnenmasse mindestens vier bislang unbekannte Planeten entdeckt. Diese tragen die systematischen Bezeichnungen Gliese 667Ce bis Gliese 667Cg (667Cb bis Cd waren bereits früher bekannt).

Zusätzlich gibt es Hinweise auf einen siebten Planeten in diesem System. Ob dieser allerdings tatsächlich existiert, hängt von den Umlaufbahnen der anderen Planeten ab. Das gemessene Signal kann zum einen durch einen Planeten erklärt werden, wenn alle Planeten des Systems kreisförmige Umlaufbahnen haben, wenn diese Umlaufbahnen aber elliptisch sein sollten, wäre kein siebter Planet als Erklärung nötig. Um das sicher zu bestimmen werden weitere Messungen nötig sein. Derzeit lässt sich der Status von Gliese 667Ch nicht sicher bestimmen.

Alle Planeten von Gliese 667C sind sogenannte Super-Erden, ihre gemessenen Minimalmassen liegen zwischen 2,6 und 5,6 Erdmassen. Da die Neigung des Systems gegenüber unserer Blicklinie unbekannt ist, lässt sich die exakte Masse nicht bestimmen. Dynamische Analysen des Systems zeigen allerdings, dass die Planetenmassen maximal etwa doppelt so groß sein können, da das System sonst instabil wäre. Insgesamt handelt es sich hierbei um ein dicht gepacktes Planetensystem – wenn der siebte Planet existiert, wären alle stabilen Umlaufbahnen besetzt, lediglich weiter außen wäre noch Platz für weitere Planeten. Das alles in einem Bereich, der nur wenig über die Umlaufbahn des Merkur hinausragen würde.

Besonders interessant sind dabei die Planeten c, e und f. Sie liegen definitiv in der habitablen Zone des Sterns, dass heißt, dass sie flüssiges Wasser beherbergen könnten und damit Leben, wie wir es kennen. Wegen der Ungenauigkeit der Orbitbestimmung des äußeren Planeten d ist bei diesem nicht sicher, ob er vielleicht mit großem Treibhauseffekt auch noch in diese Kategorie fallen könnte. Auf jeden Fall ist aber die Entdeckung von drei Planeten in der habitablen Zone eines Sterns eine absolute Premiere.

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• Exoplaneten in der habitablen Zone

Der Beitrag Gliese 667C: Ein Stern – 3 habitable Planeten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESO.

Bei der Frage, wie Planeten entstehen, gibt es nach wie vor einige unbekannte Vorgänge. Man ist sich sicher, dass Planeten aus Gas- und Staubscheiben entstehen, wobei die Staubkörner nach und nach zusammenklumpen und anwachsen. Das Problem bei dieser einfachen Erklärung ist, dass Staubkörner ab einer gewissen Größe beim Zusammenprall nicht mehr aneinander kleben bleiben, sondern wieder zu kleineren Körnern zerfallen. Außerdem sprechen Simulationen dafür, dass solche schweren Staubkörner durch Reibung abgebremst werden und relativ schnell in den zentralen Stern hinein fallen.

Eine theoretische Lösung dieses Problems bieten die sogenannten Staubfallen. Sie entstehen, wenn größere Staubkörner in Hochdruckgebiete innerhalb der Gas- und Staubscheibe wandern. Hochdruck ist hier allerdings relativ zu verstehen, die Drücke der Scheiben insgesamt sind immer extrem gering verglichen mit aus dem Alltag bekannten Drücken. Solche Hochdruckgebiete können laut Simulationen durch die Bewegung von Gas in der Nähe von Lücken in den Staubscheiben entstehen. In diesen Zonen können die Staubteilchen dann weiter wachsen, ohne gestört zu werden. Damit können hier auch deutlich größere Teilchen (bis hin zu Kometengröße) entstehen als im Rest der Gas- und Staubscheibe.

Während solche Simulationen durchgeführt wurden (unter anderem von Astronomen des Garchinger Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik und der Universität Heidelberg), wurde die Staubscheibe des Sterns Oph-IRS 48 von ALMA beobachtet. Bereits früher wurde dieser Stern vom VLT im Infrarotlicht bei 18 Mikrometern Wellenlänge aufgenommen. ALMA verwendete seine „Band 9“-Empfänger, die im Bereich von 400-500 Mikrometern Wellenlänge arbeiten. Staubkörner haben die Eigenschaft, dass sie nur Strahlung mit Wellenlängen aussenden, die maximal ihrem Durchmesser entsprechen. Wenn in einem bestimmten Wellenlängenbereich also die Staubscheibe sichtbar ist, muss es in ihr Staubkörner von entsprechender Größe geben.

Das VLT-Bild zeigte eine recht homogene Verteilung der Staubkörner (bei 18 Mikrometern Durchmesser) rund um den Stern. Man hatte daher ein ähnliches Bild von ALMA erwartet, allerdings gab es hier eine Überraschung: Statt der Staubscheibe, gab es eine nierenförmige Struktur zu sehen. Die großen Staubkörner waren nicht gleichverteilt, sondern in einer Staubfalle konzentriert. Der Kontrast zum Rest der Staubscheibe lag in diesem Fall bei etwa 130, so dass dies ein sehr deutliches Ergebnis ist.

Die hier entdeckte Staubfalle ist aber vermutlich zu weit entfernt von Oph-IRS 48 und daher zu wenig dicht, um einen Planeten bilden zu können. Stattdessen dürfte es sich hier eher um eine Art Kometenfabrik handeln – viele kleine Körper können entstehen, aber für einen großen dürfte es dort kaum reichen. Dennoch ist diese Entdeckung ein großer Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis der Planetenentstehung. In Zukunft kann ALMA mit Sicherheit noch deutlich bessere Bilder erstellen, denn die hier vorgestellte Beobachtung wurde während der Bauphase mit nur der Hälfte der mittlerweile verfügbaren Antennen durchgeführt. Dann wird es ALMA auch möglich sein, Staubfallen zu entdecken, die deutlich näher an ihrem Stern liegen und somit tatsächlich die Geburtsstätten von Planeten werden könnten.

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• ESO-Projekt *ALMA*
• Planetenentstehung

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Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: space.com, MIT, Science.

Während zu Beginn der Entdeckungsgeschichte von Exoplaneten etwa in der Mitte der neunziger Jahre des letzten Jahrhunderts jedem neuen Exemplar noch verstärkte mediale Aufmerksamkeit gewidmet wurde, tauchen heute Meldungen über neu entdeckte Planetensysteme nur noch dann in Zeitungen oder im Fernsehen auf, wenn es sich dabei um in etwa erdgroße, felsige Planeten handelt, deren Umlaufbahnen sich in habitablen Zonen um ihre Heimatsterne befinden. Denn damit ist die Möglichkeit von Leben verbunden und mit solchen Meldungen lässt sich auch eine informationsübersättigte Bevölkerung vielleicht noch beeindrucken. Dieses Konzept ist auch jüngst bei einer Pressekonferenz anlässlich der Entdeckung einiger Planeten durch die Sonde Kepler aufgegangen, bei denen Neuentdeckungen im Sinne der oben genannten Merkmale verkündet wurden.

Die amerikanische Astronomin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology hat nun in einem Aufsatz der Fachzeitschrift „Science“ darauf hingewiesen, dass es durchaus ein Fehler sein könnte, wenn man bei der Suche nach potenziell Leben tragenden Planeten ausschließlich nach erdähnlichen Welten in habitablen Zonen Ausschau hält. Damit würde man sich künstlich viel zu sehr auf einen Typus beschränken und so vielleicht Planeten außer Acht lassen, die ebenso Träger von Leben sein könnten, obwohl man ihnen dies gar nicht zutraue.

Seager weist auch darauf hin, dass es den heute lebenden Astronomen nicht vergönnt sein werde, in ihrer Lebenszeit allzu viele Planeten und deren Atmosphären genau untersuchen zu können. Denn die heutigen Instrumente seien noch nicht in der Lage bei ihren Untersuchungen und Messungen über einen bestimmten, nach galaktischen Maßstäben recht kleinen Radius hinauszugehen. Daher, so Seager, sei man geradezu gezwungen, offener zu sein bei der Suche nach potenziell Leben tragenden Planeten.

Die Astronomin nennt auch Beispiele für Faktoren, die dafür verantwortlich sein können, dass Planeten inner- oder außerhalb der habitablen Zone um einen Stern Leben tragen könnten. Dazu gehören zum einen die Treibhausgase, die auf Planeten weit draußen für lebensfreundliche Temperaturen sorgen können. Umgekehrt können sehr trockene Planeten auch dann Leben beherbergen, wenn sie nah an ihrem Stern kreisen. Man müsse das Potenzial für Leben bei jedem Planeten einzeln untersuchen, so Seager. Je mehr Planeten man einzeln auf die Möglichkeit von Leben prüfe, je höher sei die Wahrscheinlichkeit, welches zu finden.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Ein internationales Astronomenteam unter der Leitung von Sascha Quanz von der ETH Zürich in der Schweiz hat die Scheibe aus Gas- und Staubpartikeln näher untersucht, welche den im südlichen Sternbild Fliege (lat. „Musca“) gelegenen Stern HD 100546 umgibt. Mit einer Entfernung von rund 335 Lichtjahren befindet sich dieser noch relativ junge Stern in kosmischen Maßstäben betrachtet fast in der unmittelbaren Nachbarschaft zu unserem Sonnensystem.

Bei ihren Untersuchungen fanden die Astronomen Anzeichen dafür, dass in der protoplanetare Scheibe, welche den Stern umgibt, ein Planet existiert, welcher sich anscheinend noch im Entstehungsprozess befindet. Sollten sich die Beobachtungsdaten bestätigen, so würde es sich bei diesem sich gerade bildenden Planeten um einen Gasriesen handeln, welcher dem Planeten Jupiter, dem größten und massereichsten Planeten in unserem Sonnensystem, ähnelt.

„Die Planetenentstehung war bisher ein Forschungsgebiet, in dem hauptsächlich mittels Computersimulationen gearbeitet wurde“, so Sascha Quanz. „Wenn es sich bei unserer Entdeckung wirklich um einen Planeten im Entstehungsstadium handelt, dann versetzt das die Wissenschaft zum ersten Mal in die Lage, Entstehung und Wechselwirkung eines Planeten mit seiner Geburtsumgebung in einer sehr frühen Phase empirisch zu untersuchen.“

Da sich die Planeten unseres Sonnensystems schon vor etwa 4,57 Milliarden Jahren gebildet haben, können Astronomen deren Entstehungsprozess nicht mehr direkt beobachten. Dennoch wurden die bisher erstellten theoretischen Modelle zur Entstehung von Planeten und Planetensystemen viele Jahre lang von den Beobachtungsbefunden in unserem Sonnensystem beeinflusst, da keine anderen Planetensysteme bekannt waren, welche als vergleichende Studienobjekte genutzt werden konnten. Seit aber im Jahr 1995 der erste Exoplanet entdeckt wurde, ist es den Astronomen gelungen, hunderte weitere Planetensysteme aufzuspüren. Dadurch bedingt ergeben sich mittlerweile völlig neue Möglichkeiten, um die bei der Planetenentstehung ablaufenden Prozesse eingehend zu untersuchen. Bisher wurde jedoch noch nie ein Planet entdeckt, welcher sich – noch eingebettet in die Materiescheibe um seinen jungen Zentralstern – im Prozess seiner Entstehung befindet.

Der Stern HD 100546 und die ihn umgebende Materiescheibe wurde in der Vergangenheit bereits mehrfach ausführlich von verschiedenen Wissenschaftlergruppen untersucht, da dort aufgrund der Struktur der protoplanetaren Scheibe bereits seit längerem ein größerer Gasplanet vermutet wird, welcher seinen Zentralstern mit dem sechsfachen Abstand der Erde zur Sonne umkreisen soll. Der jetzt entdeckte Protoplaneten-Kandidat umkreist seinen Zentralstern dagegen in einer mehr als 10 mal größeren Distanz von etwa 70 Astronomischen Einheiten, was einer Entfernung von rund 10,5 Milliarden Kilometern entspricht.

In unserem Sonnensystem befindet sich in dieser Entfernung zur Sonne der aus diversen Asteroiden und Zwergplaneten bestehende Kuipergürtel. Kontrovers an der neuen Entdeckung ist, dass diese Art von Umlaufbahn für einen Riesenplaneten nicht gut mit den gängigen Theorien bezüglich der Planetenentstehung in Einklang zu bringen ist. Ob sich der Planet während seines gesamten bisherigen Entstehungsprozesses auf seiner jetzigen Umlaufbahn befunden hat oder ob er erst nach seiner Bildung von weiter innen nach außen gewandert ist, konnte bisher nicht geklärt werden.

Laut den bisher gängigen Modellvorstellungen bilden sich Planeten, indem sie durch ihre dabei zunehmende Masse und Schwerkraft einen Teil des Scheibenmaterials einfangen, welches bei der Bildung des Zentralsterns nicht „verbraucht“ wurde. In ihrer neuen Aufnahme der protoplanetaren Scheibe von HD 100546 haben die Astronomen Belege gefunden, welche diese Hypothese unterstützen. Nahe an dem potentiellen Protoplaneten wurden in der Staubscheibe Strukturen entdeckt, welche auf Wechselwirkungen zwischen dem Planeten und der Scheibe zurückgehen könnten. Zudem zeigen im nahinfraroten Spektralbereich gewonnene Beobachtungsdaten Hinweise darauf, dass der Protoplanet seine unmittelbare kosmische Umgebung anscheinend „aufheizt“.

Adam Amara vom ETH, ein weiterer der an den Beobachtungen beteiligten Astronomen, äußerst sich bezüglich dieser Entdeckung folgendermaßen: „Die Erforschung von Exoplaneten ist ein extrem spannender Teilbereich der modernen Astronomie und direkte Abbildungen von Exoplaneten sind ein völlig neues Feld, das von den jüngsten Fortschritten in der Instrumentierung und Datenanalyse besonders profitiert. Für unsere Studie haben wir Analysemethoden verwendet, die eigentlich für die Kosmologie entwickelt wurden. Ein fruchtbarer Austausch zwischen verschiedenen astronomischen Disziplinen kann also zu außergewöhnlichen Fortschritten führen.“

Für ihre Beobachtungen nutzten die Astronomen die im nahinfraroten Spektralbereich arbeitende adaptive Optik NACO des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in den chilenischen Anden. Durch die Verwendung eines Koronografen konnte hierbei das von dem beobachteten Stern ausgehende gleißend helle Licht ausblendet werden, welches ansonsten das von dem Protoplaneten-Kandidaten reflektierte Licht überstrahlen würde. Durch den Einsatz einer adoptisierten Phasenplatte wurde der Bildkontrast in der unmittelbaren Umgebung des beobachteten Zentralsterns zusätzlich erhöht.

Obwohl die Existenz eines sich gerade bildenden Planeten die wahrscheinlichste Erklärung für die gewonnenen Daten ist, werden laut den beteiligten Astronomen weitere Untersuchungen nötig sein, um die Entdeckung zweifelsfrei zu bestätigen und andere Szenarien auszuschließen. Das beobachtete Helligkeitssignal könnte zum Beispiel anstatt von einem Protoplaneten auch von einem Hintergrundobjekt des HD 100546-Systems stammen, auch wenn dies als sehr unwahrscheinlich angesehen wird. Um ein solches Hintergrundobjekt ausschließen zu können, muss der potentielle Protoplanet über einen längeren Zeitraum beobachtet werden. Nur durch sich dabei ergebenden Positionsveränderungen könnte eindeutig nachgewiesen werden, dass es sich hierbei um ein Objekt handelt, welches den Stern HD 11546 umkreist. Ebenso könnte es sich statt um einen gerade in der Entstehung befindlichen Protoplaneten um einen bereits vollständig ausgebildeten Planeten handeln, welcher nach seiner Entstehung aus seiner ursprünglichen, näher am Zentralstern verlaufenden Umlaufbahn herausgeschleudert wurde.

Sollte es sich jedoch bestätigen, dass es sich bei dem neu entdeckten Objekt tatsächlich um einen Protoplaneten handelt, der sich – eingebettet in die den Zentralstern umgebende Materiescheibe – noch im Entstehungsprozess befindet, dann würde den Astronomen damit ein einzigartiges Laboratorium zur Verfügung stehen, mit dem sich die Prozesse, welche bei der Entstehung eines Planetensystems abspielen, im Detail beobachten und untersuchen lassen.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse von Sascha P. Quanz et al. wurden am heutigen 28. Februar 2013 in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal Letters“ unter dem Titel „A Young Protoplanet Candidate Embedded in the Circumstellar disc of HD 100546“ publiziert.

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Fachartikel von Sascha P. Quanz et al.:

• A Young Protoplanet Candidate Embedded in the Circumstellar disc of HD 100546 (engl.)

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Die Planeten umlaufen gemeinsam einen sonnenähnlichen Stern mit 77% des Sonnendurchmessers und 80% der Sonnenmasse und bilden mit diesem ein regelrechtes Sonnensystem. Für den kleinsten Planeten hat man eine Masse unterhalb von 1% der Erdmasse und einen Radius von etwa 30% der Erde ermittelt. Er umläuft seinen Stern in nur 13 Tagen in einer Entfernung von lediglich etwa 15 Millionen Kilometern Abstand. Dies entspricht etwa einem Zehntel des Abstandes der Erde zur Sonne. Mit seinem geringen Durchmesser ist er allerdings nur wenig größer als der Erdmond und damit der bisher kleinste bekannte Planet überhaupt.

Die Umlaufbahnen der beiden Begleiter Kepler 37c und 37d befinden sich zwar ebenfalls noch vergleichsweise nah am Stern, sie sind allerdings mit drei Vierteln des Erddurchmessers (37c) bzw. dem doppelten Erddurchmesser (37d) deutlich größer. Der kleinere Planet benötigt für einen Umlauf reichlich 21 Tage, der größere knapp 40.

Das System Kepler 37 befindet sich im Sternbild Leier und ist etwa 210 Lichtjahre von uns entfernt.

„Sogar Kepler kann derart kleine Planeten eigentlich nur bei den hellsten Sternen, die er beobachtet, entdecken“, sagte Jack Lissauer, Planetenwissenschaftler am Ames-Forschungszentrum der NASA in Moffett Field (USA). „Dass wir den kleinen Kepler 37b finden konnten, legt nahe, dass derart kleine Planeten normal sind und noch mehr „planetare Wunder“ auf uns warten, wenn wir mit den Beobachtungen und Datenanalysen fortfahren.“

Lebensfreundlich ist allerdings keiner der drei Planeten. Auf der Oberfläche von Kepler 37b erwartet man Temperaturen um 400 Grad Celsius. Außerdem wird der Planet keinerlei Atmosphäre haben und seinem Stern immer dieselbe Seite zuwenden, so wie auch der Mond unserem Heimatplaneten immer dieselbe Seite zeigt. Dies nennt man gebundene Rotation. Im Falle von Kepler 37b bedeutet dies, dass die Temperaturen auf der dem Stern zugewandten Seite noch extremer sein dürften.

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• Exoplaneten-Thema ab 21. Februar 2013

Der Beitrag Bisher kleinster Exoplanet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Nach einer zehntägigen Ruhepause für das Drallrad mit der Nr. 4, die am 17. Januar 2013 begann, lässt sich das Teleskop nun wieder ohne Einsatz kleiner Lageregelungstriebwerke im Raum ausrichten. Dank der durch die wieder hochgefahrenen Drallräder ermöglichte Exaktheit kann Kepler seit dem 28. Januar 2013 wieder wissenschaftliche Daten sammeln.

Anfang Januar 2013 waren für das Drallrad Nr. 4 erhöhte Reibungswerte verzeichnet worden, weshalb man die Drehzahl aller Drallräder an Bord von Kepler schließlich auf Null absenkte und das Weltraumteleskop in einem speziellen Sicherheitsmodus, in dem die Lageregelung mit Hilfe kleiner Triebwerke erfolgt, ausruhen ließ.

Im Zeitraum des Betriebs im Sicherheitsmodus war keine Beobachtungstätigkeit möglich. Der solarzellenbedeckte Rücken des Raumfahrzeugs war während dieser Zeit dauerhaft Richtung Sonne ausgerichtet, um eine ununterbrochene Energieversorgung sicherzustellen.

Seit dem Ausfall des ersten Drallrads, dem mit der Nr. 2, im Juli 2012 war die Leistung des Raumfahrzeugs mit den drei verbliebenen, laufenden Drallrädern ohne Anlass zur Kritik. Das Drallrad Nr. 2 hatte im Janaur 2012 mit ansteigenden Reibungswerten auf sich aufmerksam gemacht und war schließlich nach einer Periode mit sich immer wieder verändernden Reibungswerten stillgelegt worden.

Auch das Drallrad Nr. 4 zeigte veränderliche Reibungswerte, ließ aber bis dato keine Signaturen erkennen, die solchen in den Daten zum abgeschalteten Drallrad Nr. 2 ähneln.

Dass Drallrad Nr. 4 aktuell wieder einen störungsfreien Betrieb ermöglicht, führt man darauf zurück, dass es den Schmiermitteln im Drallrad während der verordneten Zwangspause möglich war, sich neu in der Mechanik zu verteilen und so wieder für ausreichend geringe Reibungswerte zu sorgen.

Im Februar 2013 wollen die mit den Drallrädern von Kepler beschäftigten Ingenieure die Daten zum Drallrad Nr. 4 aus der Einsatzpause sowie aus den Betriebszeiten davor und danach sorgfältig auswerten, um Aussagen über Erfolg und Wert des Sicherheitsmodus mit angehaltenen Drallrädern treffen zu können.

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• Kepler

Der Beitrag Kepler wieder im Beobachtungseinsatz erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Das System zur Bestimmung und Steuerung der Lage des Weltraumteleskops im All von Kepler namens ADCS für Attitude and Determination Control Subsystem besitzt eine als RWA für reaction wheel assembly bezeichnete Baugruppe mit vier aktiv redundanten Reaktionsrädern. Drei aktive Reaktionsräder werden wegen der erforderlichen exakten Ausrichtung für den Regelbetrieb des Teleskops im Beobachtungseinsatz benötigt.

Im vergangenen Jahr begann ein erstes der vier Reaktionsräder, das Rad mit der Nummer zwei, ein auffälliges Verhalten zu zeigen. Nachdem es nicht mehr auf Steuereingaben reagierte, wurde es schließlich stillgelegt (Raumfahrer.net berichtete). Nach der Isolation des defekten Reaktionsrades konnte Kepler den Beobachtungsbetrieb wieder aufnehmen.

Versagt ein weiteres Reaktionsrad, müsste man den Betrieb von Kepler einstellen, da dann kein sinnvoller Beobachtungseinsatz des Teleskops mehr möglich ist. Als am 7. Januar 2013 eines der verbliebenen drei Reaktionsräder erhöhte Reibungswerte entwickelte und eine absichtlich herbeigeführte Rotation des Raumfahrzeugs keine positive Wirkung erzielte, ging man auf Nummer Sicher und versetze Kepler in einen speziellen Sicherheitsmodus, bei dem die Lageregelung ausschließlich durch kleine Lageregelungstriebwerke erfolgt. Der Beobachtungseinsatz ist deshalb vorerst unterbrochen.

Die Hoffnung ist, dass sich die Verfassung des betroffenen Reaktionsrades mit der Nummer vier innerhalb eines Zeitraums von zehn Tagen, beginnend mit dem 17. Januar 2013, normalisiert. Man geht davon aus, dass sich das Schmiermittel für die Lagerkugeln während der Ruheperiode neuerlich gleichmäßig verteilen kann. Am 27. Januar 2013 will man den Zustand des betroffenen Reaktionsrades erneut intensiv begutachten.

Sofern sich das möglicherweise vorliegende Schmierproblem lösen lässt, könnte Kepler die ausgefallenen Beobachtungstage problemlos nachholen. Die beschlossene Missionserweiterung des Weltraumteleskops reicht bis ins Jahr 2016. Der Zeitaufwand für die Wiederaufnahme des Beobachtungsbetriebs beträgt voraussichtlich drei Tage.

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• Kepler

Der Beitrag Planetenjäger Kepler ist angeschlagen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: astronomynow.com, flightglobal.com, Raumfahrer.net.

Ohne aktives Hauptinstrument bleibt nach aktuellem Stand nur die Option, die Mission des Forschungssatelliten, der unter der Ägide der französischen Raumfahrtagentur (CNES) und in Zusammenarbeit mit einer Reihe von wissenschaftlichen Institutionen sowie der Europäischen Raumfahrtorganisation (ESA) entstand, zu beenden.

Die Aufgabe des Raumfahrzeugs war es entsprechend seines Namens, der für „Convection, Rotation and Planetary Transits“ steht, mit der Transitmethode nach Planeten zu suchen. Dafür hatte man es mit einem Teleskop ausgerüstet, das Helligkeitsveränderung von Sternen aufspüren kann, wenn ein Planet durch die Sichtlinie zwischen dem Teleskop und dem Stern im Hintergrund wandert. Das Teleskop weist eine Fokuslänge von rund 110 Zentimetern auf, sein Hauptspiegel besitzt einen Durchmesser von rund 27 Zentimetern.

Nach dem Ausfall des Teleskops im November 2012 hatte man mehrfach versucht, es wieder in Betrieb zu setzen und ging von einer strahlungsinduzierten Unterbrechung zwischen dem Instrument und dem Hauptcomputer des Satelliten aus.

Der Hauptcomputer von CoRoT und die übrigen Systeme des Raumfahrzeugs funktionieren weiter wie vorgesehen, allein das Teleskop selbst liefert keine Beobachtungsdaten. Ein Backup für ausgefallene Komponenten im Instrument steht nicht zu Verfügung, da eine der beiden Datenverarbeitungseinheiten des Instruments bereits im Februar 2009 versagte.

Die Fehler im Februar 2009 und im November 2012 traten jeweils auf, nachdem CoRoT einen strahlungsintensiven Bereich über der Erde, südatlantische Anomalie genannt, passiert hatte. In dieser Region, auch als SAA für „South atlantic anomaly“ bezeichnet, kommt der Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde deutlich näher als an anderen Stellen über der Erde. Satelliten, die die Anomalie durchqueren, sind ungewöhnlich starker Teilchenstrahlung ausgesetzt.

Spezialisten der CNES versuchten im Dezember 2012, das Teleskop von CoRoT wiederzubeleben, in dem sie die elektrischen Systeme des auf dem Satellitenbus Proteus basierenden Erdtrabanten neu starteten und seinen Reservedatenbus in Betrieb nahmen. Die Bemühungen waren nicht von Erfolg gekrönt.

Es ist aufgrund der feststellbaren Erwärmung einer Elektronikbox im Teleskop wahrscheinlich, dass diese auf Einschaltversuche reagiert, selber Daten liefern konnte sie jedoch nicht mehr.

Ingenieure der CNES untersuchen zwischenzeitlich, ob es alternative Wege gibt, das Teleskop von CoRoT wieder zu aktivieren. Auf Seiten der Wissenschaftler ist man besonders enttäuscht, dass der Ausfall des Teleskops stattfand, nachdem drei Tage vorher die zweite Missionsverlängerung für CoRoT beschlossen worden war.

Mittlerweile befindet sich CoRoT über sechs Jahre im Weltraum. Am 27. Dezember 2006 hatte eine Rakete des Typs Sojus 2.1b mit einer Fregat-Oberstufe den Forschungssatelliten von Baikonur in Kasachstan aus ins All befördert. Die ursprüngliche Auslegungsbetriebsdauer von CoRoT betrug zweieinhalb Jahre.

Seit des Beginns des wissenschaftlichen Einsatzes des Teleskops konnten Wissenschaftler mit seiner Hilfe die Existenz von 34 sogenannten Exoplaneten, also von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, nachweisen. Bei fünf weiteren Exoplaneten stehen die Untersuchungen zu ihrem Nachweis kurz vor dem Abschluss. Die Veröffentlichung der Beobachtungsdaten von CoRoTs Teleskop der letzten 18 Monate steht noch aus. Deshalb ist es möglich, dass die Entdeckung einer zusätzlichen Zahl an Exoplaneten auf CoRoT zurückgeführt können wird.

CoRoT ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 29.678 und als COSPAR-Objekt 2006-063A.

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• Planetensucher COROT

Der Beitrag CoRoT weiter ohne Teleskop erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: California Institute of Technology.

Die Wissenschaftler um Jonathan Swift vom Caltech bedienten sich bei ihrer Studie des Weltraumteleskops Kepler und des Keck-Observatoriums auf dem Mauna Kea auf Hawaii.

Das Team kam zu dieser Schlussfolgerung nach der genauen Untersuchung eines Sterns namens Kepler-32. In diesem System, welches durch das Weltraum-Teleskop Kepler entdeckt worden war, kreisen fünf Planeten um einen roten Zwergstern. Rote Zwerge des M- (bzw. K-) Typs gelten als die am häufigsten vorkommende Sternenklasse in der Milchstraße. Das besondere an Kepler-32 ist, dass die Umlaufbahnen der fünf Planeten von uns aus direkt von der Kante beobachtet werden können. Dadurch lassen sich mit Hilfe der Transitmethode genaue Rückschlüsse ziehen, was die Umlaufzeiten, die Massen der Planeten und andere Parameter betrifft. Bei der Transitmethode wird der Lichtabfall des Zentralsterns gemessen, wenn ein Planet zwischen ihm und einem Beobachter herzieht. Gerade die Orientierung des Systems Kepler-32 hat es den Astronomen ermöglicht, besonders detailreiche Untersuchungen vorzunehmen.

Als Basis der Annahme kalkulierten die Wissenschaftler die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens solcher Sternsysteme mit Zwergen der M-Klasse, die wir von der Seite sehen. Dann kombinierten sie das Ergebnis mit der Anzahl der Systeme, die das Weltraumteleskop Kepler entdecken kann. So kamen sie zu dem Ergebnis, dass es im Durchschnitt einen Planeten pro Stern in unserer Milchstraße gibt. Allerdings halten sie ihre Schätzung selber für konservativ. Jonathan Swift sagt dazu, eine weitere Berechnung, für die man auch Ergebnisse anderer Analysen heranziehe, führe zu einer Schätzung von zwei Planeten pro Stern.

Planetensysteme wie Kepler-32 unterscheiden sich stark von unserem Sonnensystem: Die Sterne sind kleiner und kühler als die Sonne. Im Durchschnitt beträgt die Masse eines roten Zwergsternes etwa 10% der Masse unserer Sonne und seine Oberflächentemperatur liegt zwischen 2.200 und 3.800 Kelvin (Sonne: 5.500 Kelvin). Das System Kepler-32 ist auch als Ganzes sehr klein: Es würde – auf unser Sonnensystem übertragen – noch in die Merkurbahn passen. Da, wie oben schon angeklungen, wahrscheinlich bis zu 70% aller Sterne in unserer Galaxis Rote Zwergsterne sind, kann man diesen Befund nach Aussagen des beteiligten Wissenschaftlers John Johnson als Hinweis darauf werten, dass unser Sonnensystem eine Ausnahme darstellt.

Die Planeten bei Kepler-32 liegen also sehr nah an ihrem Heimatstern. Trotzdem könnten sie Leben tragen. Denn wegen der viel niedrigeren Temperaturen liegen die sogenannten habitablen Zonen, also die Bereiche um die Sterne, in denen flüssiges Wasser vorkommen kann, bei Roten Zwergen viel weiter innen als in unserem Sonnensystem. Allerdings kommt dann ein weiteres Problem hinzu: Die erforderliche große Nähe zum Heimatstern würde dazu führen, dass ein umkreisender Planet gravitativ gebunden wäre, d.h. eine Seite des Planeten wäre immer dem Stern zu- und die andere immer abgewandt. Die daraus resultierenden extremen Temperaturunterschiede würden zu starken Turbulenzen und immensen Ausgleichsströmungen in einer eventuell vorkommenden Atmosphäre führen.

Weiterhin bleibt die Frage nach der Entstehung derartiger Planetensysteme. Laut den Analysen der Wissenschaftler am Caltech muss zum Zeitpunkt der Entstehung des Sterns die Masse der protoplanetaren Scheibe innerhalb eines kleinen Radius um den entstehenden Stern bei etwa drei Jupitermassen gelegen haben. Allerdings kann nach den Erkenntnissen der Astronomen eine solche Masse nicht in einen derartig kleinen Radius um einen Stern zusammengepresst werden. Daher gehen die Astronomen davon aus, dass die Planeten weiter außerhalb des Systems entstanden und dann nach innen gewandert sind.

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