Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 7. Dezember 2023.

7. Dezember 2023 – Bei nur zweien der mehr als 5300 bekannten Exoplaneten wurden bisher Hinweise auf Monde gefunden. In Messdaten der Planeten Kepler-1625b und Kepler-1708b, die mit Hilfe der Weltraumteleskope Kepler und Hubble aufgenommen wurden, hatten Forschende erstmals entsprechende Spuren entdeckt. Neue Auswertungen wecken nun Zweifel. Wie Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen und des Sonnenberg Observatoriums heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy berichten, sind „mondfreie“ Interpretationen der Daten naheliegender. Die Forscher nutzten für die Analyse ihren neu entwickelten Computer-Algorithmus Pandora, der die Suche nach Exomonden vereinfacht und beschleunigt. Zudem untersuchen sie, welche Art von Exomonden in typischen Messdaten überhaupt auffindbar ist. Die Antwort ist ernüchternd.

Dass ein Planet von einem oder mehreren Monden umrundet wird, ist in unserem Sonnensystem eher die Regel denn die Ausnahme: Abgesehen von Merkur und Venus schmücken sich alle anderen Planeten mit solchen Begleitern; im Fall des Gasriesen Saturn sind es sogar mehr als 140. Wissenschaftler*innen halten es deshalb für wahrscheinlich, dass auch ferne Sternsysteme Monde beherbergen. Hinweise auf solche Exomonde gab es bisher jedoch nur in zwei Fällen: bei den Exoplaneten Kepler-1625b und Kepler-1708b. Diese geringe Ausbeute verwundert nicht. Schließlich dürften ferne Trabanten naturgemäß deutlich kleiner sein als ihre Heimatwelten – und somit deutlich schwerer zu finden. Zudem ist es ausgesprochen aufwändig, die Messdaten tausender Exoplaneten auf Hinweise von Monden zu durchkämmen.

Um die Suche zu erleichtern und zu beschleunigen, setzen die beiden Autoren der aktuellen Studie auf einen selbst entwickelten, für die Suche nach Exomonden optimierten Such-Algorithmus. Im vergangenen Jahr hatten sie ihre Methode veröffentlicht; der Algorithmus steht als Open Source Code allen Forschenden zur Verfügung. Angewandt auf die Messdaten von Kepler-1625b und Kepler-1708b ergab sich nun Erstaunliches. „Gerne hätten wir die Entdeckung von Exomonden um Kepler-1625b und Kepler-1708b bestätigt“, so der Erstautor der neuen Studie, MPS-Wissenschaftler Dr. René Heller. „Doch leider zeigen unsere Auswertungen etwas anderes“, fügt er hinzu.

Kosmisches Versteckspiel
Der Jupiter-ähnliche Planet Kepler-1625b hatte vor fünf Jahren zum ersten Mal Schlagzeilen gemacht. Forscher der Columbia University in New York berichteten von statistisch deutlichen Hinweisen auf einen Riesenmond in seiner Umlaufbahn, der alle Monde des Sonnensystems in den Schatten stellen würde. Ausgewertet hatten die Wissenschaftler Messdaten des NASA-Weltraumteleskops Kepler, das in seinem ersten Missionsabschnitt von 2009 bis 2013 mehr als 100.000 Sterne beobachtete und auf diese Weise mehr als 2000 Exoplaneten entdeckte. Doch in den folgenden Jahren lieferte der Exomond seinen Entdeckern eine Art kosmisches Versteckspiel: In erneuten Auswertungen derselben Daten zeigte er sich nicht mehr; doch in weiteren Messungen des Weltraumteleskops Hubble fanden sich wieder Hinweise. Im vergangenen Jahr dann bekam der launisch anmutende Exomond Verstärkung: Auch um den Jupiter-großen Planeten Kepler-1708b kreise ein kleinerer Körper, so die New Yorker Forscher.

Der passende Match
„Exomonde sind so weit entfernt, dass man sie auch mit leistungsstarken Teleskopen leider nicht direkt sehen und nachweisen kann“, erklärt Dr. René Heller. Stattdessen zeichnen Teleskope die Helligkeitsschwankungen ferner Sterne auf. Diese Daten werden als Lichtkurve bezeichnet. Darin suchen die Forschenden dann nach Anzeichen von Monden. Zieht ein Exoplanet von der Erde aus betrachtet vor seinem Stern entlang, verdunkelt er während dieses sogenannten Transits den Stern in regelmäßigen Abständen um einen winzigen Bruchteil. Ein Exomond, der den Planeten begleitet, würde sich ähnlich auswirken. Allerdings wäre dessen Spur in der Lichtkurve nicht nur deutlich schwächer. Wegen der Bewegung, die Mond und Planet um ihren gemeinsamen Schwerpunkt vollziehen, würde diese zusätzliche Verdunklung in der Lichtkurve auch einem recht komplizierten Muster folgen. Zudem variiert die Helligkeit eines Sterns ganz ohne Planeten und Monde ständig. Und schließlich erzeugt auch das Teleskop, das die Helligkeitsschwankungen beobachtet, eine Art Rauschen in den Messdaten.

Um die Monde dennoch aufzuspüren, berechnen sowohl die New Yorker Forscher als auch ihre deutschen Kollegen zunächst abermillionen „künstliche“ Lichtkurven für alle denkbaren Größen, Abstände und Ausrichtungen möglicher Planeten und Monde. Ein Algorithmus vergleicht diese simulierten Lichtkurven dann mit der gemessenen Kurve und sucht die beste Übereinstimmung. Die Forscher aus Göttingen und Sonneberg nutzten nun dafür ihren Open-Source-Algorithmus Pandora, der auf die Suche nach Exomonden optimiert ist und diese Aufgabe um mehrere Größenordnungen schneller lösen kann als früher verwendete Algorithmen.

Keine Spur von Monden
Im Fall des Planeten Kepler-1708b können Szenarien ganz ohne Mond die Messdaten genau so treffend erklären wie solche mit Mond, so die Forscher in der aktuellen Studie. „Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Mond um Kepler-1708b kreist, ist eindeutig geringer als bisher berichtet“, so Michael Hippke vom Sonneberg Observatorium und Coautor der neuen Studie. „Die Daten legen die Existenz eines Exomonds um Kepler-1708b nicht nahe“, so Hippke weiter.

Vieles spricht dafür, dass auch Kepler-1625b ohne kleineren Begleiter seine Runden zieht. Transits dieses Planeten vor seinem Stern wurden zuvor schon mit dem Kepler-Teleskop und dem Hubble-Teleskop beobachtet. Die Forscher argumentieren, dass in der ursprünglichen Auswertung der kombinierten Daten unter anderem die Mitte-Rand-Verdunklung des Sterns nicht ausreichend berücksichtigt wurde. Als Mitte-Rand-Verdunklung bezeichnen Astronom*innen das Phänomen, dass uns vom Rand eines Sterns weniger Strahlung erreicht als von seiner Mitte. Der Rand der Sonne etwa, erscheint auf Aufnahmen deshalb dunkler. Je nachdem, ob man den Heimatstern von Kepler-1625b durch das Kepler- oder das Hubble-Teleskop betrachtet, sieht die Mitte-Rand-Verdunklung allerdings verschieden aus. Das hängt mit dem Wellenlängenbereich des Lichtes zusammen, das die Teleskope verarbeiten. Die Forscher aus Göttingen und Sonneberg argumentieren nun, dass ihre Modellierung dieses Effekts die Daten schlüssiger erklärt als ein riesiger Exomond.

Ihre neuen, umfangreichen Analysen zeigen zudem, dass Exomond-Suchalgorithmen nicht selten zu falschpositiven Ergebnissen kommen: Immer wieder „entdecken“ sie einen Mond, wo gar keiner ist. Im Fall einer Lichtkurve wie der von Kepler-1625b dürfte die Quote der „falschen Treffer“ bei etwa 11 Prozent liegen. „Die frühere Exomond-Behauptung der Kollegen aus New York war das Ergebnis einer Suche nach Monden um dutzende Exoplaneten“, so Heller. „Nach unseren Abschätzungen ist ein falschpositiver Fund gar nicht verwunderlich, sondern geradezu zu erwarten“, fügt er hinzu.

Sonderbare Satelliten
Die Forscher nutzten zudem ihren Algorithmus um zu prüfen, welche Art von Exomonden sich überhaupt durch deutlich auffindbare Spuren in Lichtkurven verraten würden. Demnach sind nur besonders große Monde, die in großem Abstand um ihren Planeten kreisen, nach heutigem Stand der Technik auffindbar. Im Vergleich zu den vertrauten Monden unseres Sonnensystems wären es allesamt Sonderlinge: mindestens doppelt so groß wie Ganymed, der größte Mond des Sonnensystems und damit fast so groß wie die Erde. „Die ersten Exomonde, die wir in zukünftigen Beobachtungen wie etwa von der PLATO-Mission entdecken werden, werden sicher sehr ungewöhnlich und somit aufregend zu erforschen sein“, so Heller.

Originalveröffentlichung
1. R. Heller, M. Hippke:
Large exomoons unlikely around Kepler-1625 b and Kepler-1708 b,
Nature Astronomy, 7. Dezember 2023
https://www.nature.com/articles/s41550-023-02148-w
pdf: https://www.nature.com/articles/s41550-023-02148-w.pdf
2. M. Hippke, R. Heller:
Pandora: A fast open-source exomoon transit detection algorithm,
Astronomy & Astrophysics 662, 37 (2022)
doi.org/10.1051/0004-6361/202243129
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/06/aa43129-22/aa43129-22.html

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Die Suche nach Exomonden

Der Beitrag MPS: Entdeckung riesiger Exomonde in Frage gestellt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Institute of Science and Technology Austria (ISTA) 23. Februar 2023.

23. Februar 2023 – Die Erste auf ihrem Gebiet: Die Astrophysikerin Lisa Bugnet wird Teil des Institute of Science and Technology Austria (ISTA). Mit ihr erschließt das Institut ein neues Feld und ermöglicht zahlreiche interdisziplinäre Kooperationen. Ähnlich wie wir die Seismologie nutzen, um die Struktur der Erde zu erforschen, untersucht Bugnet mithilfe der Asteroseismologie die Magnetfelder von Sternen. So will die Forscherin mehr über Alter und Entwicklung von Sternen erfahren und schließlich unser Wissen über das ganze Universum erweitern.

Als Lisa Bugnet ein Kind war, ließ ihr Vater, ein Amateur-Astrofotograf, sie durch sein Teleskop schauen. Die schönen Bilder faszinierten sie, aber das war ihr nicht genug. „Ich wollte unbedingt wissen, was alles hinter den Bildern steckt“, erinnert sich Bugnet. Die Faszination aus Kindheitstagen wurde zu ihrem Leitstern. Nach ihrer Doktorarbeit am französischen Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien (CEA) in Paris und zwei Postdoc-Jahren am renommierten Flatiron Institute in New York City, USA, hat ihre Neugier sie nun als Assistenzprofessorin an das Institute of Science and Technology Austria (ISTA) geführt – eine einzigartige Chance für junge Forscher*innen: „Meist tritt eine Astrophysiker*in in eine etablierte Physik- oder Astrophysikabteilung ein. Am ISTA habe ich die Ressourcen, um meine eigene Gruppe zu bilden, und die Freiheit, mich auf genau das zu konzentrieren, was mich interessiert“, erklärt Lisa Bugnet. Zudem ermöglicht der interdisziplinäre Charakter des Instituts die Zusammenarbeit mit Bereichen, die für die Astrophysik untypisch sind, wie z. B. den Geowissenschaften und maschinellem Lernen.

Mithilfe von Sternenbeben und Roten Riesen
Das Alter eines Sterns ist nicht nur wichtig, um seine Entwicklung nachvollziehen zu können, es liefert auch wesentliche Informationen über die Entwicklung der mit ihm verbundenen Galaxien sowie kleiner und großer astronomischer Strukturen. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass die Rotation von Sternen langsamer ist als von den derzeitigen Modellen vorhergesagt. Das wirkt sich wiederum auf die Schätzung ihres Alters aus. Stellare Magnetfelder könnten der Schlüssel zur Erklärung dieses Phänomens sein, ist Bugnet überzeugt.

Die Erde hat bekanntlich ihr eigenes Magnetfeld – die atemberaubenden Polarlichter beispielsweise, sind nur eine der sichtbaren Auswirkungen. Auch viele der Sterne, die wir über uns sehen – einschließlich unserer Sonne – haben ebenfalls Magnetfelder. Doch noch verstehen wir sie zu wenig, um sie in Modelle der Sternentwicklung einzubeziehen. Hier kommen Lisa Bugnet und die Asteroseismologie ins Spiel. So wie die Seismologie Wellen nutzt, um die Zusammensetzung und Prozesse der verschiedenen Erdschichten zu verstehen, nutzt die Asteroseismologie die Schwingungen von „Sternenbeben“, um die Eigenschaften von Sternen aufzudecken. So konnten Wissenschafter*innen bereits die Struktur und Temperatur im Innern von Sternen beschreiben. Nun wird Bugnet mithilfe der Asteroseismologie stellare Magnetfelder untersuchen. Zurzeit konzentriert sie sich auf Rote Riesen, massearme Sterne in den späten Stadien ihrer Entwicklung. Aufgrund der zusammengezogenen Kerne dieser Sterne entstehen mehrere Arten von Wellen, die es Bugnet ermöglichen, die Magnetfelder in den inneren und äußeren Schichten des Sterns zu untersuchen.

Daten aus dem All
Die Daten, mit denen Lisa Bugnet von Klosterneuburg aus die Sterne untersucht, stammen von Weltraummissionen zur Entdeckung von Exoplaneten. Die wichtigste dieser Missionen ist die Kepler-Mission der NASA. In Zukunft wird das Projekt PLATO der Europäischen Weltraumorganisation wertvolle Daten sammeln, eine Mission, die in Kürze startet und deren Prozess zur Datenaufbereitung Bugnet mitentwickelt hat. Zusätzlich zu diesen internationalen Datenbanken arbeitet Bugnet mit Modellierungen und maschinellem Lernen, um die Gestirne zu erkunden. „Alles, was ich wirklich brauche, um in die Sterne und die Geschichte des Universums einzutauchen, ist mein Computer“, so die junge Forscherin.

Auf zu neuen Horizonten
ISTA-Präsident Martin Hetzer heißt die neue Assistenzprofessorin herzlich willkommen: „Mit der Ernennung von Lisa Bugnet begrüßen wir nicht nur unsere erste Astrophysikerin, sondern auch eine außergewöhnliche Wissenschafterin, deren Arbeit unser Verständnis der Sterne, einschließlich unserer eigenen Sonne, tiefgreifend beeinflussen wird.“ Ein zweiter Astrophysiker, Jorryt Matthee, wird im September 2023 als Assistenzprofessor Teil des ISTA. In seiner Forschung konzentriert er sich auf die Astrophysik von Galaxien, großräumigen Strukturen, die Bugnets sternbasierte Forschung ergänzen werden. Das Institut wirbt aktiv um weitere Astrophysiker*innen. Bereits auf dem Campus und ebenfalls mit einem Auge auf den Himmel ist Assistenzprofessorin Bingqing Cheng, deren Computational Materials Science Gruppe einen datengesteuerten Ansatz für die Chemie außerirdischer – und anderer – Umgebungen verwendet.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Institute of Science and Technology Austria (ISTA)

Der Beitrag Erste Professorin für Astrophysik am ISTA erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPS.

Unter den mehr als 4.000 bekannten Exoplaneten ist er etwas Besonderes: Denn KOI-456.04, weniger als doppelt so groß wie die Erde, umkreist einen sonnenähnlichen Stern. Und das auch noch in einem Abstand, der lebensfreundliche Temperaturen auf der Planetenoberfläche zulässt. Entdeckt hat dieses Objekt ein Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen. Tatsächlich emittiert der Mutterstern namens Kepler-160 sichtbares Licht; die Zentralsterne praktisch aller anderen Exoplaneten hingegen geben Infrarotstrahlung ab, sind kleiner und lichtschwächer als die Sonne und gehören daher zur Klasse der roten Zwerge.

Mit Weltraumteleskopen wie COROT, Kepler und TESS haben Forschende in den vergangenen 14 Jahren viele Planeten entdeckt, die um ferne Sterne kreisen. Mehr als 4000 solcher Exoplaneten sind bisher bekannt; stetig werden es mehr. In dieser Vielzahl finden sich zwar einige, die wie die Erde vorwiegend aus Gestein bestehen und auf denen angenehme Temperaturen herrschen dürften. „Aber um einzuschätzen, wie lebensfreundlich ein Planet ist, muss man auch den dazugehörigen Stern im Blick haben“, sagt René Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und Erstautor der Studie in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics. Praktisch alle bisher bekannten Welten, die ungefähr so groß sind wie die Erde und auf denen moderate Temperaturen herrschen, kreisen um rote Zwerge.

Sterne dieser Art existieren zwar sehr lange, sodass sich auf ihren erdähnlichen Planeten über Jahrmilliarden Leben hätte entwickeln können. Sie strahlen jedoch hauptsächlich Infrarotlicht ab, sind sehr lichtschwach – und wahrscheinlich Schauplatz gewaltiger Eruptionen. Ein weiterer Nachteil: Erträgliche Temperaturen würden nur auf Planeten herrschen, die in sehr geringen Abständen um diese Sterne kreisen. Die enorme Anziehungskraft würde die Planeten jedoch vermutlich verformen, extreme vulkanische Aktivität könnte die Folge sein. Es ist deshalb zweifelhaft, ob erdgroße Planeten um rote Zwerge günstige Bedingungen für das Entstehen von Leben bieten.

In ihrer jüngsten Veröffentlichung beschreibt das Team um Heller, zu dem auch Forscherinnen und Forscher der Sternwarte Sonneberg, der Universität Göttingen, der University of California und der US-Raumfahrtbehörde NASA zählen, nun erstmals einen Exoplaneten, der weniger als zweimal so groß ist wie die Erde und der lebensfreundliche Bestrahlung von einem sonnenähnlichen Stern erfährt.

Der Stern Kepler-160 befindet sich etwa 3.140 Lichtjahre von der Erde entfernt und lag im Sichtfeld des mittlerweile abgeschalteten Weltraumteleskops Kepler. Von 2009 bis 2013 zeichnete Kepler fast durchgehend die Helligkeit des Sterns auf. Mit einem Radius von etwa 1,1 Sonnenradien, einer Oberflächentemperatur von 5200 Grad Celsius (nur etwa 300 Grad weniger als die der Sonne) und einer nahezu sonnengleichen Helligkeit mutet der Stern wie ein Abbild unseres Zentralsterns an.

Zudem ist Kepler-160 nicht allein. Wie seit sechs Jahren feststeht, ist er der Heimatstern zweier Planeten, Kepler-160b und Kepler-160c. Beide sind deutlich größer als die Erde, und ihre Umlaufbahnen verlaufen sehr nahe um den Zentralstern. Mit Temperaturen von mehr als 500 Grad Celsius ist es auf ihren Oberflächen heißer als im Backofen – und somit nicht gerade lebensfreundlich. Allerdings ließen die Messdaten schon damals vermuten, dass die Anziehungskraft eines dritten, bisher unentdeckten Planeten die Umlaufbahn von Kepler-160c beeinflusst.

Das deutsch-amerikanische Team nahm sich die Helligkeitsmessungen von Kepler-160 deshalb erneut vor. In den vergangenen Jahren haben René Heller und seine Kollegen eine Methode entwickelt, mit der sich extrem kleine, bisher übersehene Planeten aufspüren lassen. Bereits 18 solcher Welten hatten die Forschenden zuvor in den Daten des Kepler-Teleskops entdeckt.

Auf ihrer Suche nach Exoplaneten fahnden die Astronomen meist nach regelmäßig wiederkehrenden Helligkeitsschwankungen von Sternen. Diese können auf einen Planeten hindeuten, der von der Erde aus gesehen vor dem Stern vorüberzieht und ihn dadurch minimal verdunkelt. Die Idee von Michael Hippke von der Sternwarte Sonneberg und René Heller war es, diese extrem kleine Verdunkelung physikalisch korrekt zu modellieren: nicht als sprunghafte Helligkeitsänderung, sondern zunächst als allmähliche Ab- und dann als sanfte Zunahme.

„Besonders bei kleinen, etwa erdgroßen Exoplaneten kann dieser Unterschied in der Modellierung der Sternverdunklung ausschlaggebend sein“, sagt Heller. „Schließlich ist das gesuchte Signal so winzig, dass wir fast schon im Rauschen der Daten graben.“ Die vom Team um Heller verbesserte Suchmaske vergrößert jedoch den Unterschied zwischen Rauschen und Signal in kritischen Fällen entscheidend.

Auch bei Kepler-160 wurde die Gruppe fündig. „Unsere Auswertungen zeigen, dass sich dort mit hoher Wahrscheinlichkeit sogar zwei weitere Planeten befinden“, sagt der Max-Planck-Forscher. Mit einem Radius von 1,9 Erdradien und einer Umlaufdauer von etwas mehr als 378 Tagen ist der eine davon, der den vorläufigen Namen KOI-456.04 trägt, wahrscheinlich eine spannende Gesteinswelt. Sie kreist zudem innerhalb der habitablen Zone um Kepler-160 – also innerhalb jenes ringförmigen Bereichs um den Stern, in der lebensfreundliche Temperaturen zu erwarten sind.

Für die Unregelmäßigkeiten in der Umlaufbahn seines Nachbarplaneten Kepler-160c ist jedoch nicht KOI-456.04, sondern der zweite neuentdeckte Planet Kepler-160d verantwortlich. Er zieht von der Erde aus gesehen nicht vor seinem Stern vorbei und erzeugt deshalb keine messbaren Helligkeitsschwankungen.

„KOI.456.04 ist mit 1,9 Erdradien vergleichsweise groß gegenüber manch anderen Planeten, die als lebensfreundlich gelten. Aber in Kombination mit seinem sonnenähnlichen Heimatstern Kepler-160 erscheint das System dem Gespann aus Sonne und Erde so ähnlich wie kein anderes Paar aus Stern und Planet, das wir kennen“, sagt Heller. Dementsprechend angenehme Bedingungen könnten dort herrschen: Die Lichtmenge, die auf KOI-456.04 trifft, entspricht 93 Prozent des irdischen Wertes; falls eine Atmosphäre den Planeten umgibt, würden im Durchschnitt für Lebewesen recht erträgliche Temperaturen von fünf Grad Celsius gemessen werden, zehn Grad weniger als durchschnittlich auf der Erde.

Nicht völlig ausschließen lässt sich derzeit, dass ein systematischer Messfehler des Kepler-Teleskops die neuen Auswertungen verfälscht hat. Mit 15 Prozent ist die Wahrscheinlichkeit für solch einen Messfehler aber vergleichsweise gering. Die Forscherinnen und Forscher hoffen jetzt auf die Weltraummission PLATO, für die das Göttinger Max-Planck-Institut derzeit das künftige Datenzentrum aufbaut.

Der Satellit mit 26 Teleskopen soll 2026 ins All starten und mit höherer Genauigkeit als seine Vorgänger nach bewohnbaren Welten suchen. Noch steht nicht abschließend fest, welche Himmelsausschnitte PLATO ins Visier nehmen wird. Falls, wie manche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler empfehlen, das deutlich kleinere Gesichtsfeld des Kepler-Teleskops enthalten sein sollte, ließen sich die jüngsten Ergebnisse überprüfen.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten in habitabler Zone

Der Beitrag Spiegelbild von Sonne und Erde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

22. Mai 2019 – 18 erdgroße Exoplaneten haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS), der Georg-August-Universität Göttingen und der Sternwarte Sonneberg entdeckt. All diese Welten haben eine Gemeinsamkeit: Sie sind so klein, dass bisherige Suchkampagnen sie übersehen hatten. Einer der neuen Exoplaneten zählt zu den kleinsten bisher bekannten, ein weiterer könnte lebensfreundliche Bedingungen aufweisen. Die Forscher werteten einen Teil der Daten des NASA-Weltraumteleskops Kepler mit einer von ihnen entwickelten, empfindlicheren Methode erneut aus. Im gesamten Datenschatz der Kepler-Mission müssten sich auf diese Weise noch mehr als 100 zusätzliche Exoplaneten ausfindig machen lassen, rechnen die Wissenschaftler hoch. Von ihren Ergebnissen berichten sie in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.
Etwas mehr als 4000 Planeten, die um Sterne außerhalb unseres Sonnensystems kreisen, sind bisher bekannt. Von diesen so genannten Exoplaneten sind etwa 96 Prozent deutlich größer als unsere Erde, die meisten davon eher vergleichbar mit den Abmessungen der Gasriesen Neptun oder Jupiter. Allerdings dürfte dieser Prozentsatz nicht die wirklichen Verhältnisse im Weltall widerspiegeln, denn große Planeten lassen sich deutlich leichter aufspüren als kleine. Doch gerade die kleinen Welten faszinieren, wecken sie doch die Hoffnung, irgendwo im All erdähnliche Planeten zu finden.

Auch die 18 neu entdeckten Welten fallen in die Kategorie erdgroßer Planeten. Der Radius der kleinsten misst nur 69 Prozent des Erdradius; die größte überragt die Erde um kaum mehr als das Zweifache. Und es gibt eine weitere Gemeinsamkeit: Alle 18 Planeten ließen sich bisher in den Daten des Weltraumteleskops Kepler nicht ausfindig machen. Gängige Suchalgorithmen waren dafür nicht empfindlich genug.

Üblicherweise nutzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ihrer Suche nach fernen Welten die so genannte Transit-Methode, mit der sie Sterne gezielt nach periodisch wiederkehrenden Helligkeitsabfällen durchforsten. Jedes Mal, wenn ein Exoplanet auf seiner Umlaufbahn von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorüberzieht, verdunkelt er ihn leicht. Der Stern erscheint dem Betrachter in dieser Zeit, typischerweise für ein paar Stunden, weniger hell.

„Bisherige Such-Algorithmen versuchen, sprunghafte Helligkeitsabfälle zu identifizieren“, erklärt Dr. René Heller vom MPS, Erstautor der aktuellen Studien. „In Wirklichkeit erscheinen Sterne am Rand etwas dunkler als in der Mitte. Wenn ein Planet vor einem Stern entlang zieht, blockiert er anfangs weniger Sternlicht. Erst zur Mitte des Transits erscheint der Stern am dunkelsten. Danach wird er wieder graduell heller“, ergänzt er.

Große Planeten verdunkeln ihren Stern so stark, dass dieser feine Unterschied bei ihrer  Entdeckung kaum eine Rolle spielt. Kleine Planeten jedoch stellen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor immense Herausforderungen. Der Helligkeitsabfall ist oftmals so gering, dass er in den natürlichen Helligkeitsschwankungen des Sterns und im Rauschen des Messinstrumentes kaum auffällt. Das deutsche Team um René Heller konnte nun zeigen, dass sich die Empfindlichkeit der Transit-Methode entscheidend verbessern lässt, wenn ein realistischerer Helligkeitsverlauf angenommen wird.

Als Prüfstein dienten den Forschern Daten des NASA-Weltraumteleskops Kepler. In der ersten Missionsphase von 2009 bis 2013 zeichnete das Teleskop den Helligkeitsverlauf von mehr als 100.000 Sternen auf. Mehr als 2300 Planeten wurden so entdeckt. Nach einem technischen Defekt ließ sich das Teleskop nur noch eingeschränkt nutzen, richtete seinen Blick dennoch bis zum Missionsende 2018 auf mehr als 100.000 weitere Sterne. Um das Potential ihres neuen Algorithmus zu testen, wandten sich die Forscher in einem ersten Schritt den überschaubareren Daten der zweiten Missionsphase zu. Speziell untersuchten sie alle 517 Sterne erneut, von denen bereits bekannt war, dass sie mindestens einen planetaren Begleiter aufweisen.

Neben den bereits dokumentierten Planeten stießen die Forscher auf 18 weitere, die bisher übersehen worden waren. „In den meisten der von uns untersuchten Planetensystemen sind die jetzt gefundenen Planeten die kleinsten“, beschreibt Co-Autor Kai Rodenbeck von der Universität Göttingen und vom MPS die Ergebnisse. Zudem kreisen sie fast immer weiter innen um ihren Stern als ihre schon länger bekannten Weggefährten. Auf den Oberflächen fast aller dieser neuen Planeten herrschen deshalb Temperaturen von weit über 100 Grad Celsius; bei einigen sind es sogar bis zu 1000 Grad Celsius. Nur einer der Körper bildet eine Ausnahme: Er kreist innerhalb der so genannten habitablen Zone um einen roten Zwergstern. In diesem günstigen Abstand zu seinem Stern bietet dieser Planet eventuell Bedingungen, unter denen flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche vorkommen könnte – eine der Grundbedingungen für Leben.

„Unser neuer Algorithmus trägt dazu bei, ein realistischeres Bild von der Exoplaneten-Population im Weltall zu gewinnen“, bilanziert Michael Hippke von der Sternwarte Sonneberg. „Vor allem für die Suche nach erdähnlichen Planeten bedeutet unsere neue Methode einen maßgeblichen Fortschritt.“

Natürlich können die Forscher nicht ausschließen, dass auch ihre Methode für einzelne Planeten blind ist. Besonders problematisch sind beispielsweise kleine Planeten, die in beträchtlichem Abstand um ihren Stern kreisen. Sie benötigen für einen Umlauf um ihren Stern länger als solche Planeten, die ihren Stern eng umrunden – und verdunkeln ihn somit in größeren Zeitabständen. Ihr ohnehin schwaches Signal ist so noch schwieriger auszumachen.

Die neue Methode von Heller und seinen Kollegen eröffnet faszinierende Möglichkeiten, denn neben den 517 jetzt nachuntersuchten Sternen bietet die Kepler-Mission noch Datensätze von hunderttausenden weiteren Sternen. Die Forscher gehen davon aus, dass sie mit ihrer Methode in den Kepler-Daten mehr als 100 weitere erdgroße Welten finden können. „Auch für die künftige PLATO-Mission der ESA ist diese neue Methode wertvoll“, so Prof. Dr. Laurent Gizon, Geschäftsführender Direktor des MPS. PLATO soll 2026 ins All starten und dann zahlreiche Exoplaneten-Systeme um sonnenähnliche Sterne finden und näher charakterisieren.

Originalveröffentlichungen:

• René Heller, Michael Hippke, Kai Rodenbeck: Transit least-squares survey. II. Discovery and validation of 17 new sub- to super-Earth-sized planets in multi-planet systems from K2, Astronomy & Astrophysics, 2019, in press
• René Heller, Kai Rodenbeck, Michael Hippke: Transit least-squares survey. I. Discovery and validation of an Earth-sized planet in the four-planet system K2-32 near the 1:2:5:7 resonance, Astronomy & Astrophysics, 625, A31

Der Beitrag 18 erdgroße Exoplaneten entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Innsbruck.

22. Mai 2019 – Sebastian Zieba und Konstanze Zwintz vom Institut für Astro- und Teilchenphysik detektierten gemeinsam mit Kollegen aus Leiden (Niederlande) und Warwick (UK) erstmals mithilfe der TESS-Daten drei Kometen um den 63 Lichtjahre entfernten Stern Beta Pictoris außerhalb unseres Sonnensystems.

Nur etwa ein Jahr nach dem Start der NASA-Mission TESS wurde in den Daten des Weltraumteleskops die ersten drei Kometen im Orbit des nahen Sterns Beta Pictoris außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Das Hauptziel von TESS ist es, nach Exoplaneten – also Planeten, die um andere Sterne kreisen – zu suchen. Die Erkennung der Signale der im Vergleich zu Planeten viel kleineren Exokometen erfordert die Analyse einer präzisen Lichtkurve, die nun dank der technischen Ausgereiftheit des neuen Weltraumteleskops erfasst werden kann. Sebastian Zieba, Masterstudent im Team von Konstanze Zwintz am Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck, entdeckte das Signal der Exokometen, als er im März dieses Jahres die TESS-Lichtkurve von Beta Pictoris untersuchte. „Die Daten zeigten einen deutlichen Abfall der Intensität des Sternenlichts. Diese Schwankungen aufgrund der Verdunkelung durch ein Objekt im Orbit des Sterns können eindeutig auf einen Kometen zurückgeführt werden“, freuen sich Sebastian Zieba und Konstanze Zwintz über die sensationelle Entdeckung.

In Zusammenarbeit mit Matthew Kenworthy von der Universität Leiden (Niederlande) und Grant Kennedy von der Universität Warwick (UK) analysierten und interpretierten sie die Signale der Exokometen. Die Ergebnisse werden nun in der internationalen Fachzeitschrift „Astronomy and Astrophysics“ veröffentlicht. Drei ähnliche Exokometen-Systeme wurden kürzlich bereits im Zuge von Datenanalysen der NASA-Mission Kepler um drei andere Sterne gefunden. Die Forscherinnen und Forscher gehen davon aus, dass Exokometen prinzipiell eher rund um noch junge Sterne gefunden werden. „Das Weltraumteleskop Kepler konzentrierte sich auf ältere Sterne ähnlich der Sonne in einem relativ kleinen Bereich am Himmel. TESS hingegen beobachtet Sterne am ganzen Himmel, darunter auch junge Sterne. Wir gehen daher von weiteren Entdeckungen dieser Art in Zukunft aus“, erklärt Konstanze Zwintz. Die Forscherin beschäftigt sich vor allem mit jungen Sternen und gilt als international führende Expertin auf dem Gebiet der Asteroseismologie.

Berühmter Stern
Der junge und sehr helle Stern Beta Pictoris ist unter Astronominnen und Astronomen aus vielen Gründen eine „Berühmtheit“: „Bereits in den 1980er Jahren lieferten Untersuchungen von Beta Pictoris überzeugende Beweise für Planetensysteme um andere Sterne als unsere Sonne – ein Jahrzehnt, bevor Exoplaneten überhaupt zum ersten Mal entdeckt wurden. Außerdem gab es bereits damals indirekte Belege für Kometen aufgrund von Beobachtungen einer speziellen Form des Verdampfens von Gas, das für Kometen charakteristisch ist“, erklärt Konstanze Zwintz. Beta Pictoris ist mit einem Alter von etwa 23 Millionen Jahren ein relativ junger Stern, „ein junger, erwachsener Stern im Vergleich zum menschlichen Alter“, so die Astronomin. Die Entdeckung von Exokometen um Beta Pictoris wurde bereits 1999 in einem Beitrag der Astrophysiker Alain Lecavelier des Etangs, Alfred Vidal-Madjar und Roger Ferlet vorhergesagt. „Wir freuen uns gemeinsam mit unseren Kollegen aus Leiden und Warwick, diese Theorie nun endlich bestätigt zu haben“, sagen Zieba und Zwintz. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erwarten, in diesem Bereich noch zahlreiche weitere Kometen und Asteroiden zu entdecken, da es sich um einen jungen Stern handelt. „Wir wollen künftig Antworten darauf finden, wie häufig Exokometen vorkommen und ob ihre Anzahl mit zunehmendem Alter eines Sterns wirklich weniger wird. Informationen darüber sind deshalb wichtig, da wir durch die Analyse der Kometen rund um einen jungen Stern auch Rückschlüsse auf die Geschichte unseres eigenen Sonnensystems ziehen können. Denn wir wissen, dass unser Sonnensystem in ‚jungen Jahren‘ wesentlich mehr Kometen aufwies“, verdeutlicht Konstanze Zwintz. Die Forscherinnen und Forscher wollen künftig die Zusammensetzung der Exokometen beispielsweise auf ihren Wassergehalt untersuchen. Die Kometen selbst sind kleiner als Exoplaneten, haben aber sehr große Schweife, die bis zu viele Millionen Kilometer lang sein können. „Was wir sehen, ist nicht der Kometenkern selbst, sondern das Material, das vom Kometen abgeht. Die TESS-Daten sagen uns daher nicht, wie groß die Kometen waren: Das Ausmaß des Staubschweifes könnte sehr groß und nicht sehr dicht oder aber weniger groß und dafür dichter sein. Beide Situationen würden die gleiche Lichtkurve ergeben“, so Zwintz abschließend.

Publikation:

• A transiting exocomet detected in broadband light by TESS in the β Pictoris system. Sebastian Zieba, Konstanze Zwintz, Matthew A. Kenworthy, Grant M. Kennedy. arXiv:1903.11071v1 [astro-ph.SR]

Der Beitrag Drei Exokometen um den Stern Beta Pictoris entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Auf dem diesjährigen Munich Satellite Navigation Summit vom 25. bis 27. März 2019 war das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) auch in den Diskussionsrunden der Konferenz vertreten. Prof. Christoph Günther, Direktor des DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation und Professor an der TU München, nahm am Panel „The (R)Evolution of Global Navigation Satellite Systems“ teil. Im Interview erläutert er, wie die Zukunft der Satellitennavigationssysteme aussehen könnte.
Zurzeit wird das Satellitennavigationssystem Galileo auf- und ausgebaut. Was ist der derzeitige Status bei Galileo?
Galileo ist auf einem sehr gutem Weg: Die Satellitenkonstellation ist fast vollständig im All. Mit vier weiteren Satelliten, die 2020 starten, wird die volle Betriebsfähigkeit erreicht werden. Bereits heute ist das Qualitätsmaß „Signal in Space Accuracy“, auf einem Niveau, das vergleichbar ist mit dem amerikanischen GPS. Das ist eine beeindruckende Leistung. Dies ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, zu denen die sehr stabilen Wasserstoff-Maser und auch die digitale Signalerzeugung gehören. Letzteres erlaubt es, die Signale mit weniger Verzerrungen zu erzeugen.

Warum muss dann schon jetzt für ein neues, zukünftiges System geforscht werden?
Die heutige Konstellation wurde über einen relativ kurzen Zeitraum aufgebaut. Die meisten Satelliten wurden in den Jahren 2015 bis 2018 gestartet. Mit einer geplanten Lebensdauer von circa zwölf Jahren müssen entsprechend zahlreiche Satelliten ab 2027 ersetzt werden. Dies legt den Zeitraum fest, in dem neue Satellitentechnologien entwickelt werden müssen. Zurzeit modernisieren gerade unsere amerikanischen Kollegen GPS. Der erste GPS III Satellit wurde letztes Jahr gestartet. Dasselbe gilt für Russland. China ist quasi synchron mit Europa. Wir versuchen alle in einem gesunden Wettbewerb den Nutzern die bestmöglichen Dienste anzubieten. Dies ist zusammen mit neuen technologischen Möglichkeiten ein wesentlicher Treiber für die Weiterentwicklung.

Was wird ein zukünftiges System zusätzlich zu den Leistungen des derzeitigen Galileo-Systems bieten müssen?
Meine Vorstellung ist es, eine Positionsgenauigkeit im Zentimeterbereich ohne externe Unterstützungssysteme anbieten zu können. Derzeit werden solche Genauigkeiten nur mit Zusatzdiensten erreicht, zu deren Betrieb umfangreiche Netze von Empfängern am Boden betrieben werden müssen. Die Genauigkeit direkt aus der Konstellation zu erhalten, hätte für die Nutzer und die Industrie klare Vorteile: Geräte würden überall und sofort „out off the box“ funktionieren. Ähnliches gilt für globale Integrität, wie man sie für sicherheitskritische Anwendungen, etwa das Landen von Flugzeugen, benötigt. Bei solchen Anwendungen dürfen substantielle Fehler nur ganz selten passieren, etwa alle 1000 Jahr beim heutigen Betrieb an einem Flughafen wie Frankfurt. Auch dies wollen wir direkt aus der Konstellation heraus ermöglichen, um somit unabhängig von lokal betriebenen Infrastrukturen zu werden.

Wie läuft die Positionsbestimmung in den derzeitigen Satellitennavigationssystemen ab?
Empfänger verwenden heute zur Positionsbestimmung Zeitdifferenzmessungen zu verschiedenen Satelliten. Hierfür senden die Satelliten ein Signal aus, das einer sprechenden Uhr ähnelt: „Beim dritten Ton ist es genau 12 Uhr: beep, beep, beep.“ Eine ähnliche Signalisierung verwenden die Satelliten, um den Empfänger darüber zu informieren, wann das Signal die Antenne des Satelliten verlassen hat. Der Empfänger misst dann die Ankunftszeit des Signals mit seiner lokalen Uhr. Wären alle Uhren synchronisiert und würde die Ausbreitung ohne Störung erfolgen, könnte der Empfänger aus der Differenz der Zeiten die Laufzeiten der Signale – also den Abstand zu den Satelliten – ermitteln und daraus seine Position bestimmen. Das Kontrollsystem kann allerdings auch nur auf diese Größen zurückgreifen und muss entsprechend ein komplexes Schätzproblem lösen, in das Uhrenversätze und Satellitenbahnen atmosphärische Parameter, Signalversätze und der Lichtdruck der Sonne eingehen. Dieses Problem ist nur durch die Betrachtung von Messungen über längere Zeiträume, durch die Verwendung von ausgefeilten Modellen und auf Grund der hohen Stabilität der Atomuhren überhaupt zu lösen.

Wie könnte ein zukünftiges System aussehen? Sie entwickeln derzeit ein Konzept für ein System mit dem Namen „Kepler“…
Beim Kepler-System wollen wir die Beobachtbarkeit der soeben genannten Größen deutlich verbessern. Viele kennen Lasermessgeräte aus dem Baumarkt. Sie werden verwendet, um Distanzen von einigen Metern sehr genau zu messen. Wir wollen verwandte Systeme bei Kepler auf Distanzen von circa 25.000 Kilometern einsetzen. Nicht nur, um die Distanz zu messen, sondern auch um die Zeitdifferenz, die die Satellitenuhren anzeigen, zu ermitteln. Ein solches System lässt sich dadurch jederzeit perfekt synchronisieren und benötigt nur noch Uhren, die über wenige Sekunden und nicht mehr über Stunden stabil sind. Zusätzlich sehen wir in unserem Konzept eine weitere Konstellation von sechs Satelliten vor, die in einer Höhe von 1200 Kilometern fliegen. Mit ihnen können wir die Signale ohne atmosphärische Störungen beobachten und damit die Signalversätze (signal biases) und die Bahnen hochgenau bestimmen.

Müssten Nutzer des Galileo-Systems bei einer Einführung des Kepler-Systems neue Endgeräte beschaffen?
Nein, die Struktur der abgestrahlten Signale bleibt die gleiche. Damit könnten auch älteste Galileo-Empfänger Kepler-Signale verarbeiten und würden dabei von den genaueren Bahnen und der genaueren Synchronisation profitieren. Den vollen Gewinn würden aber nur Empfänger einfahren, die Zusatzinformationen berücksichtigen und eine aufwendigere Signalverarbeitung umsetzen.

Was allerdings ausgetauscht werden müsste, wären die Satelliten – also Kepler-Satelliten, die die Galileo-Satelliten ersetzen müssten. Wie könnte dies ablaufen?
Die Kepler-Satelliten würden ihren Betrieb als Galileo-Satelliten aufnehmen. Erst wenn genügend viele Kepler-Satelliten im Umlauf wären, würde der neue Modus aktiviert. Stufenweise würde dann die Kontrolle an den Kepler-Modus übergeben, wobei die Bodeninfrastrukturen zu Beginn eine Zeit lang beobachtend in Betrieb bleiben würde. Die Gestaltung dieses Übergangs ist eine enorme Herausforderung, da zu dem Zeitpunkt nicht nur Milliarden von Empfängern in Betrieb sein werden, sondern auch zahlreiche sicherheitskritische Anwendungen die Signale verwenden werden. Die Nutzer dürften dabei nichts von dem Übergang merken, außer dass die Positionierung genauer wird.

Wann könnte ein Übergang von einem laufenden Galileo-Satellitennavigationssystem zu einem Kepler-System erfolgen?
Im Augenblick ist nichts entschieden! Idealerweise würden die neuen Kepler-Satelliten zu dem Zeitpunkt zur Verfügung stehen, zu dem viele der heutigen Galileo-Satelliten ersetzt werden müssen. Das ist Ende der 20er Jahre. Technologisch halte ich das in Partnerschaft mit ESA und Industrie für machbar. Es bleibt aber viel zu tun. Die Schaffung des Galileo Competence Centers am DLR ist ebenfalls eine klare Stütze. Die Forschung für Kepler soll dort ein Thema werden. Unser Bestreben ist es, die Reife der Schlüsseltechnologien voranzutreiben und auf Satelliten zu bringen. Daneben müssen wir das Systemkonzept weiter verfeinern und weiterentwickeln.

Was macht die Satellitennavigation denn so wichtig im heutigen und im zukünftigen Alltag, dass solche aufwendigen Konstellationen entstehen sollen?
Die Satellitennavigation ist heute eine der wichtigsten Infrastrukturen überhaupt! Es gibt kein Transportmittel, das sich nicht auf Satellitennavigation abstützt. Besonders darauf angewiesen sind Piloten und Kapitäne: Sie müssen ihre Flugzeuge und Schiffe bei schlechter Sicht navigieren, landen beziehungsweise anlegen. Auch für den zentimetergenauen Bau von Brücken und Wolkenkratzer oder für die Steuerung von landwirtschaftlichen Geräten sind wir darauf angewiesen. Daneben wird die Satellitennavigation auch zur Synchronisation von Telekommunikations- und Stromnetzen, aber auch von Börsenplätzen eingesetzt. Wir sind überzeugt, dass wir mit der Ausrichtung auf hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit und deren globale Verfügbarkeit, nicht nur die Nutzung bestehender Anwendungen vereinfachen, sondern auch zahlreiche, neue bisher nicht gedachte Anwendungen ermöglichen werden.

Das Interview führte Manuela Braun.

Der Beitrag Weiter forschen für Satellitennavigation erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light, Quelle: NASA.

Von den ersten Astronomen, die ihren Blick zum Himmel richteten bis zu den Raumsonden, die andere Planeten erforschten war es ein weiter Weg. Der Mars hat seit jeher die Fantasie der Menschen beflügelt. Auch mit unserem heutigen Wissen durch die Raumfahrt bleiben noch viele Fragen offen. Ein Planetenportrait.

Von unserer  aus betrachtet ist der Mars der vierte Planet im Sonnensystem. Er ist der äußere Nachbar der Erde und bildet mit den Planeten Merkur, Venus und Erde das innere Sonnensystem aus Gesteinsplaneten. Nach außen folgt der Asteroidengürtel und die äußeren (Gas-) Planeten. Bereits den frühen Astronomen war der Mars bekannt. Das Wort Planet leitet sich aus dem griechischen ab und bedeutet so viel wie „umherwandern“.

Gemeinsam mit den anderen mit dem bloßen Auge beobachtbaren Planeten im Sonnensystem bewegt sich der Mars jede Nacht vor dem scheinbar still stehenden Firmament. Hinzu kommt seine außergewöhnliche Bahn und natürlich die rote Farbe, der er auch seinen Namen verdankt. Die Römer nannten den Planeten nach dem Kriegsgott „Mars“ und verbanden die Farbe mit dem im Krieg vergossenen Blut. Seine rote Farbe verdankt der Mars jedoch dem Eisenoxid (Rost) auf seiner Oberfläche. Aus der griechischen Mythologie stammen die Namen der beiden Marsmonde „Phobos“ und „Deimos“ (griech. Furcht und Schrecken), benannt nach den Söhnen und Begleitern des griechischen Kriegsgottes „Ares“. Die Entdeckung der Monde erfolgte 1877 durch den amerikanischen Astronomen Asaph Hall.

Der Mars in der Geschichte der Astronomie

Auch in der Geschichte der Astronomie spielte der Mars eine große Rolle. Der dänische Hofastronom Tycho Brahe (1546 – 1601) lieferte mit seinen sehr exakten Himmelsbeobachtungen die Datenbasis mit der Johannes Kepler (1571 – 1630) die Bahn des Mars exakt bestimmen und daraus die nach ihm benannten Gesetze ableiten konnte.

Mit der Erfindung und stetigen Verbesserung des Fernrohrs wurden dem Mars weitere Geheimnisse entlockt. So beobachtete der niederländische Astronom Christian Huygens (1629 – 1695) im Jahre 1659 eine dunkle Fläche auf dem Mars, die sich bewegte. Er schloss daraus, dass der Mars rotieren müsse und berechnete die Umlaufzeit mit 24 Stunden. Später sollte Jean-Dominique Cassini (1625 – 1712) den Wert mit 24 Stunden und 40 Minuten noch genauer bestimmen. Auch die Polkappen des Mars wurden in diesem Zeitraum erstmals beobachtet. Friedrich Wilhelm Herschel konnte mit seinen selbstgebauten Spiegelteleskopen die Polachsenneigung des Mars sehr genau bestimmen.

Für großes Aufsehen sorgte schließlich der Mailänder Astronom Giovanni Virginio Schiaparelli (1835 – 1910). Er glaubte auf der Oberfläche des Mars feine linienförmige Strukturen erkannt zu haben, die er „Canali“ (italienisch für „Rinnen“ oder „Gräben“) nannte. Daraus wurden schnell „Kanäle“ abgeleitet, die die Fantasie der Menschen beflügelten und zu Spekulationen über eine Zivilisation auf dem Mars führten. Diese wurden erst im Zeitalter der Raumfahrt endgültig widerlegt.

Das heutige Bild vom Mars

Bereits durch die Mariner Sonden war bekannt, dass der Mars eine hochinteressante, abwechslungsreiche Oberfläche besitzt, mit Strukturen wie wir sie auch von der Erde kennen. Er besitzt wie die Erde Polkappen am Nord- und Südpol. Das Eis besteht sowohl aus gefrorenem Kohlendioxid, als auch aus Wassereis. Da der Mars eine ähnliche Achsneigung wie die Erde hat gibt es auf dem Mars jahreszeitliche Veränderungen, die man unter anderem deutlich an der südlichen Polkappe erkennen kann.

Der Mars ist zweigeteilt in eine nördliche Tiefebene die weit weniger Einschlagkrater aufweist wie das südliche Hochland. Auf der südlichen Hemisphere befindet sich auf dem Tharsis-Rücken der 26,4 km hohe Vulkan Olympus Mons mit ca. 600 km Durchmesser. Auf dem Gipfel des erloschenen Vulkans befindet sich ein riesiger Vulkankrater in dem die gesamte Stadt Berlin Platz finden würde. Eine weitere sehr auffällige Struktur auf dem Mars sind die Valles Marineris (die Mariner-Täler), sie stellen mit 4000 km Länge und bis zu 700 km Breite bei einer Tiefe von bis zu 7 km den Grand Canyon der Erde weit in den Schatten. Der Mars ist halb so groß wie die Erde, hat aber nur 11% seiner Masse. Der Oberflächendruck der Marsatmosphäre beträgt mit 0,006 bar weniger als ein Hundertstel des Atmosphärendrucks auf der Erdoberfläche. Die Marsatmosphäre besteht zu über 95% aus Kohlendioxid, knapp 3% aus Stickstoff und nur 0,13% entfallen auf Sauerstoff. Für den Menschen ist sie damit nicht atembar.

Es sollte die amerikanische Raumsonde Mariner 4 sein, die im Juli 1965 die ersten 21 Nahaufnahmen des Mars zurück zur Erde sendete und uns damit erstmals das wahre Antlitz des Mars zeigte. Die weiteren Mariner Sonden lieferten ein erstes vollständiges Bild des Planeten aus einigen tausend Fotos. Die erste weiche Landung gelang der Sowjetunion im Jahre 1971 mit der Sonde Mars 3. Leider brach der Funkkontakt unmittelbar nach der Landung ab. Einen weiteren Meilenstein in der Marsforschung setzten die beiden Sonden Viking 1 und 2 mit ihren weichen Landungen am 20. Juli und 3. September 1976. Die Ergebnisse ihrer Experimente beschäftigen noch heute die Wissenschaft. Sind sie das Resultat chemischer Reaktionen, oder ein erster Hinweis auf organisches Leben, wie Gilbert Levin einer der Entwickler der Experimente der Sonden glaubt?

Der erste Rover auf dem Mars landete am 04. Juli 1997 auf dem dem Mars. Es handelte sich um die Pathfinder Mission mit dem Rover „Sojourner“. Neben zahlreichen Fotos und Wetterdaten konnte er erste Analysen von Boden und Gestein zur Erde funken.

Ihm folgten die Rover „Spirit“ (Landung 4. Januar 2004 im Krater Gusev) und Opportunity (Landung 25. Januar 2004 in der Tiefebene Meridiani Planum). Während der Kontakt zu „Spirit“ im März 2010 abbrach sammelt Opportunity noch immer fleißig Daten. Sie legen nahe, dass es auf dem Mars einmal flüssiges Wasser gab. Der derzeit letzte Rover landete am 26. November 2011. Es handelt sich um das Mars Science Laboratory (Curiosity) der NASA. Er soll weitere geologische Analysen des Marsbodens durchführen und ist ebenfalls noch aktiv.

Auch die Fernerkundung des Mars schritt mit den erfolgreichen Sonden wie dem Mars Global Surveyor (1997 – 2006) weiter voran. Die Sonde machte sehr hochauflösende Bilder des Mars. Auf den Bildern fanden die Wissenschaftler deutliche Beweise für einst flüssiges Wasser auf dem Mars in Form von ausgetrockneten Flüssen und Seen. Mars Odyssey (2001 – heute), die große Mengen Wassereis am Marssüdpol entdeckte, Mars Express der ESA (2003 – heute) entdeckte u.a. Spuren von Methan in der Atmosphäre. Der Mars Reconnaissance Orbiter kartografiert seit 2006 den Mars und soll unter anderem geeignete Landestellen für zukünftige Missionen finden. Außerdem dient er als Kommunikationsschnittstelle mit der Erde. Die Sonde Maven umkreist seit dem 22. September 2014 den Mars und untersucht seine Atmosphäre.

Sie und die Daten weiterer Sonden, wie dem ExoMars Trace Gas Orbiter werden uns noch viele Entdeckungen ermöglichen und unser Bild vom Mars auch in der Zukunft noch nachhaltig verändern.

Zahlen Daten und Fakten über den Planeten hat die NASA in englischer Sprache im NASA Mars Fact Sheet zusammengestellt

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Der Planet Mars

Der Beitrag Lexikon: Planet Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light .

Als habitable Zone (auch Lebenszone, bewohnbare Zone) bezeichnet man im Allgemeinen den Abstandsbereich, in dem sich ein Planet von seinem Zentralgestirn befinden muss, damit Wasser dauerhaft in flüssiger Form auf der Oberfläche existieren kann. Dies wird als wichtige Voraussetzung für die Entstehung von Leben angesehen.

Insgesamt wurden allein mit Hilfe des Weltraumteleskops Kepler bis dato 21 Planeten in der habitablen Zone eines Sterns bestätigt. Ob es dort aber tatsächlich Leben gibt, kann Kepler nicht feststellen.

Der Beitrag Lexikon: Habitale Zone erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light, Quelle:NASA.

Die Zahl der durch Kepler entdeckten und verifizierten Exoplaneten hat sich damit mit einem Schlag mehr als verdoppelt, sagte die Chefwissenschaftlerin Ellen Stofan am NASA Hauptquartier in Washington.

Diese Aussage basiert auf einer neuen statistischen Analysemethode, die auf viele Datensätze gleichzeitig angewendet werden kann, erklärte Timothy Morton von der Princeton University (New Jersey), Hauptautor eines Fachartikels in der Zeitschrift „The Astrophysical Journal“.

Als Datenbasis diente ein Katalog mit 4.302 Planetenkandidaten, die das Kepler Weltraumteleskop bis Juli 2015 entdeckt hat. Für 1.284 Kandidaten ist die Wahrscheinlichkeit größer als 99% ein Planet zu sein, dies ist die minimale Voraussetzung um den Status „Planet“ zu bekommen.

1.327 weitere Kandidaten sind demnach höchstwahrscheinlich Planeten. Hier sind weitere Studien notwendig, um ihre Existenz endgültig zu bestätigen. Bei den verbliebenen 707 Kandidaten handelt es sich wahrscheinlich um andere astrophysikalische Phänomene. In 984 Fällen wurden die Kandidaten bereits durch andere Techniken bestätigt.

„Vor dem Start des „Kepler-Weltraumteleskopes“ wussten wir nicht, ob extrasolare Planeten in unserer Galaxie selten oder häufig sind. Dank Kepler und der wissenschaftlichen Gemeinschaft wissen wir nun, dass es mehr Planeten als Sterne geben könnte“, sagte Paul Hertz, Leiter des Bereiches Astrophysik der NASA.

Allein 550 der neu entdeckten Planeten könnten Gesteinsplaneten sein, so wie die Erde oder der Mars. Neun der Planeten befinden sich in der sogenannten habitablen Zone. Als habitale Zone bezeichnet man einen Bereich um eine Sonne, in der auf einer Planetenoberfläche flüssiges Wasser existieren kann, was man als eine wichtige Voraussetzung für Leben betrachtet.

Insgesamt wurden mit Hilfe von Kepler bis dato 21 Planeten in der habitablen Zone eines Sterns bestätigt. Ob es dort aber tatsächlich Leben gibt, kann Kepler nicht feststellen.

Vier Jahre lang beobachtete das Weltraumteleskop einen einzelnen Ausschnitt des Himmels, um den kleinen erkennbaren Abfall der Helligkeit eines Sterns zu messen, wenn ein Planet vor ihm vorüberzieht. Man bezeichnet diese Technik als „Transitmethode“.

Die gleiche Methode wird ab dem Jahre 2018 wieder benutzt werden, wenn der neue Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA zum Einsatz kommt. Dieser soll gleich 200.000 helle, nahe gelegene Sterne beobachten, um Planeten von der Größe der Erde oder einer Super-Erde zu finden.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten
• Exoplaneten in habitabler Zone

Der Beitrag Weltraumteleskop Kepler entdeckt 1.284 neue Planeten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light, Quelle: Ames Research Center, NASA .

Die Missionsspezialisten erklärten einen Notfall am Raumfahrzeug, was Ihnen einen priorisierten Zugang auf das „Deep Space Network“ zur Kommunikation mit Kepler ermöglichte.

Die große Entfernung des Weltraumteleskops von der Erde (aktuell sind es 75 Millionen Meilen bzw. 120,7 Millionen Kilometer) hat zur Folge, dass ein Signal zum Teleskop und zurück 13 Minuten benötigt, auch wenn sich das Funksignal mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt.

Der letzte reguläre Kontakt zum Raumfahrzeug war am 4. April 2016, zu diesem Zeitpunkt funktionierte Kepler noch wie geplant.

Erste Hinweise, dass etwas nicht stimmt, ergaben sich ca. 36 Stunden bevor das Teleskop im Rahmen seiner „K2-Mission“ mit einer erneuten Suche nach Planeten über ein als „gravitational microlensing“ bekanntes Verfahren beginnen sollte.

Kepler hat seine Primärmission bereits 2012 beendet und dabei fast 5.000 Exoplaneten-Kandidaten erfasst, von denen bis dato mehr als 1.000 bestätigt werden konnten. Im Jahre 2014 begann Kepler seine nächste als „K2“ bezeichnete Mission, um Exoplaneten, junge Sterne, Supernovae und andere astronomische Objekte zu studieren.

Update 11. April 2016: Kepler ist zurück aus dem Notfallmodus und stabil!
Den Missionsspezialisten ist es erfolgreich gelungen, Kepler aus dem Notfallmodus in einen stabilen Zustand zu bringen. Am Sonntagmorgen konnte die Antenne direkt auf die Erde ausgerichtet werden, um wichtige Telemetriedaten zur Erde zu übertragen. Kepler befindet sich aktuell in einem Zustand mit minimalem Treibstoffverbrauch. Der ausgerufene Raumfahzeugs-Notfall konnte beendet werden. Das „Deep Space Network“ ist zum normalen Betrieb zurückgekehrt.

Sobald alle Daten vorliegen wird das Team eine gründliche Bewertung vornehmen, um sicherzustellen, dass Kepler in der Lage ist, seine wissenschaftliche Arbeit an der sogenannten Kampagne 9 der „K2-Mission“ wieder aufzunehmen. Es wird erwartet, dass die Auswertung noch die kommende Woche in Anspruch nimmt.

Erdgebundene Sternwarten, die ebenfalls an der Kampagne teilnehmen, werden ihre Beobachtungen fortsetzen, solange Keplers Gesundheitscheck andauert. Die Kampagne 9 der „K2-Mission“ kann noch bis zum 1. Juli fortgesetzt werden, bis das galaktische Zentrum für das Raumfahrzeug außer Sicht gerät.

Die vorherige Wissenschaftskampagne von K2 wurde am 23. März 2016 beendet. Nach dem Download der dabei gesammelten Daten wurde Kepler in den sogenannten PRS Modus (Point Rest State Modus) gebracht. Dabei ist die Antenne direkt auf die Erde ausgerichtet und das Raumfahrzeug auf einen treibstoffsparenden Betriebsmodus eingestellt. Wegen Problemen mit gealterten Reaktionsrädern ist das Teleskop auf einen regelmäßigen Triebwerkseinsatz zur Lageregelung angewiesen, weshalb man mit den verbliebenen Treibstoffreserven möglichst sparsam umgehen möchte.

Der Notfallmodus von Kepler begann ungefähr 14 Stunden vor einem geplanten Manöver zur Ausrichtung des Raumfahrzeuges an der Milchstraße im Rahmen der Kampagne 9. Die Mannschaft hat deshalb das Manöver und die Reaktionsräder als mögliche Ursachen des Notfallereignisses ausgeschlossen. Eine Untersuchung dessen, was das Ereignis verursacht hat, wird parallel zur vorrangigen Wiederaufnahme des wissenschaftlichen Betriebes verfolgt.

In den sieben Jahren, in denen sich Kepler im All befindet, ist es zum ersten Mal zu einer derartigen Versetzung in den Notfallmodus gekommen. Trotzdem bleiben die Missionsspezialisten am „NASA Ames Research Center“, von „Ball Aerospace“ und am „Laboratory for Atmospheric and Space Physics“ der Universität von Colorado wachsam.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Kepler

Der Beitrag Weltraumteleskop Kepler überstand Notfallmodus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, The Extrasolar Planets Encyclopaedia.

Seit der Entdeckung des ersten Exoplaneten im Jahr 1995 konnten Astronomen bis zum heutigen Tag außerhalb unseres Sonnensystems 1.795 Planeten nachweisen. Einen wesentlichen Beitrag bei dieser Suche lieferte das auf die Exoplanetensuche spezialisierte Weltraumteleskop Kepler. Nach seinem Start am 7. März 2009 hat Kepler über einen Zeitraum von vier Jahren hinweg im Bereich der Sternbilder Schwan, Drache und Leier systematisch mehr als 150.000 Sterne anvisiert und dabei mittels der „Transitmethode“ nach Anzeichen für dort befindliche Planeten Ausschau gehalten.

Sobald ein Exoplanet von der Erde aus gesehen direkt vor seinem Mutterstern vorbeizieht, nimmt die Helligkeit des beobachteten Sterns um einen winzigen Bruchteil ab, da der Planet einen Teil des von seinem Zentralgestirn ausgehenden Lichts abschirmt. Durch wiederholte Beobachtungen dieser periodisch auftretenden Helligkeitsveränderungen kann der Durchmesser und die Dauer der Umlaufzeit des Planeten bestimmt werden. Anhand der Daten des Weltraumteleskops konnten so bisher 974 Exoplaneten nachgewiesen werden.

Das Sternsystem Kepler-10
Bei einem der dabei beobachteten Sterne handelte es sich um einen sonnenähnlichen Stern der Spektralklasse „G“, welcher sich in einer Entfernung von etwa 560 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Randbereich des Sternbildes Drache befindet. Dieser Stern verfügt bei einem etwa gleich großen Durchmesser über rund 90 Prozent der Masse unserer Sonne, ist mit einem Alter von etwa 10,6 Milliarden Jahren jedoch mehr als doppelt so alt wie das Zentralgestirn unseres Sonnensystems.

Bereits im Januar 2011 gaben die an der Kepler-Mission beteiligten Wissenschaftler bekannt, dass sie bei ihren Untersuchungen einen terrestrischen Planeten entdeckt haben, welcher diesen Stern umkreist. Kepler-10b – so die Bezeichnung für diesen Planeten – war der erste mittels des Kepler-Weltraumteleskops entdeckte Gesteinsplanet. Aufgrund der gewonnenen Daten konnte jedoch ausgeschlossen werden, dass es sich dabei um einen für die Entstehung von Leben geeigneten Ort handelt.

Kepler-10b verfügt über den 1,47-fachen Durchmesser der Erde und benötigt für einen kompletten Umlauf um seinen Stern eine Zeitdauer von lediglich 20 Stunden. Aufgrund der extrem engen Umlaufbahn – diese verläuft in einer Entfernung von 0,0168 Astronomischen Einheiten, was in etwa 2,5 Millionen Kilometern entspricht – wird die auf dem Planeten vorherrschende Oberflächentemperatur auf eine Wert von etwa 1.900 Grad Celsius kalkuliert.

Des weiteren entdeckten die Astronomen in den Kepler-Daten einen zweiten Planeten in diesem Sternsystem. Kepler-10c benötigt für einen Umlauf etwas mehr als 45 Tage und verfügt über den 2,35-fachen Durchmesser der Erde. Somit wurde zunächst vermutet, dass es sich bei diesem Planeten um einen „Mini-Neptun“, einen kleineren Gasriesen ähnlich dem Planeten Neptun in unserem Sonnensystem, handeln könnte. Weitere Daten wie etwa die Massen der beiden Planeten konnten mit der Transitmethode jedoch nicht ermittelt werden.

Die Radialgeschwindigkeitsmethode zur Untersuchung von Exoplaneten
Für zusätzliche Untersuchungen der beiden Exoplaneten nutzten die Astronomen deshalb das auf der Kanareninsel La Palma befindliche Telescopio Nazionale Galileo. Dieses 3,58-Meter-Teleskop ist mit einem hochauflösenden Spektrographen namens HARPS-N ausgestattet, welcher aufgrund seiner Möglichkeit, hochpräzise Messungen der Radialgeschwindigkeit von Sternen durchzuführen, für die Exoplaneten-Suche optimiert ist.

Wird ein Stern von einem Planeten umkreist, so übt dieser Planet durch seine Masse einen gravitativen Effekt auf den Zentralstern aus, was dazu führt, dass sich der Stern und der Planet in periodischen Zeitabläufen um ihren gemeinsamen Masseschwerpunkt bewegen. Die dadurch verursachte ‚Taumelbewegung‘ des Sterns führt zu einem Doppler-Effekt, der sich in einer minimalen Verschiebung der Spektrallinien – der ‚Rotverschiebung‘ beziehungsweise der ‚Blauverschiebung‘ – bemerkbar macht. Bewegt sich ein Stern dabei ‚auf die Erde zu‘, so verschieben sich dessen Spektrallinien minimal zu kürzeren Wellenlängen und werden dabei ‚blauer‘. Bewegt sich der Stern dagegen von uns fort, so werden diese Wellenlängen länger und somit ‚rötlicher‘. Durch diese Radialgeschwindigkeitsmethode ist es nicht nur möglich, einen Exoplaneten nachzuweisen, sondern auch die Untergrenze für die Masse dieses Planeten und dessen Umlaufzeit um seinen Stern mit hoher Genauigkeit zu ermitteln.

Kepler-10c – Eine neue Kategorie von Planeten
Auf diese Weise entdeckten die Wissenschaftler, dass die Masse von Kepler-10c offensichtlich deutlich größer ausfällt als ursprünglich vermutet. Sie liegt bei dem 17,2-fachen der Masse unseres Heimatplaneten, wobei der Unsicherheitsfaktor 1,9 Erdmassen beziehungsweise rund elf Prozent beträgt. Dies bedeutet angesichts seines Durchmessers und dem sich daraus ergebenden Volumen jedoch auch, dass es sich bei Kepler-10c definitiv um einen Gesteinsplaneten und nicht etwa – wie zuvor angenommen – um einen Gasriesen handeln muss.

Die mittlere Dichte des Exoplaneten liegt demzufolge bei einem Wert von 7,1 Gramm pro Kubikzentimeter bei einem Unsicherheitsfaktor von plus/minus 1 Gramm pro Kubikzentimeter. Die mittlere Dichte der Erde liegt dagegen bei einem Wert von 5,6 Gramm pro Kubikzentimeter, die des Neptun sogar bei lediglich 1,6 Gramm pro Kubikzentimeter.

Da Kepler-10c damit deutlich massereicher und auch größer ausfällt als die terrestrische Planeten aus der bereits zuvor bekannten Kategorie der Super-Erden wird dieser Planet von den Wissenschaftlern auch als „Mega-Erde“ bezeichnet und als Prototyp für eine bisher unbekannte Kategorie von Planeten angesehen. Eine ergänzende, von dem Astronomen Lars A. Buchhave durchgeführte Studie legt nahe, dass auch bei anderen Sternen ähnliche Planeten entstanden sein könnten.

„Wir waren sehr überrascht, als uns klar wurde, was wir da entdeckt hatten“, so der für die Auswertung der durch den HARPS-N-Spektrographen gewonnenen Daten verantwortliche Astronom Xavier Dumusque vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

„Dieser Planet ist der Godzilla unter den Erden“, ergänzt Dimitar Sasselov, der Direktor der ‚Harvard Origins of Life Initiative‘ des CfA. „Aber im Gegensatz zu dem Monster aus den Spielfilmen hat Kepler-10c positive Implikationen für das Leben.“

Die Suche nach einer zweiten Erde
Die an der Studie beteiligten Wissenschaftler betonen, dass ihre Entdeckung weitreichende Konsequenzen für die Wahrscheinlichkeit der Existenz von Leben im Universum haben könnte. Der Grund für diese Aussage ist das hohe Alter des Zentralsterns Kepler-10, welcher lediglich rund drei Milliarden Jahre nach dem Urknall entstanden ist.

Kurz nach dem Urknall waren in unserem Universum im Wesentlichen lediglich die Elementen Wasserstoff und Helium existent. Alle schwereren Elemente wurden erst in der Folgezeit durch Kernreaktionen im Inneren von Sternen erzeugt und anschließend durch Supernova-Explosionen im Universum verteilt. Erst nach mehreren Milliarden Jahren war das Weltall ausreichend mit diesen schweren Elementen ‚angereichert‘, dass sich bei der ‚Geburt‘ neuer Sterngenerationen auch aus Gestein und Eisen bestehende Planeten bilden konnten. Trotz des vermuteten Mangels an schwereren Elementen in der Frühphase des Universums konnte sich jedoch offensichtlich bereits nach lediglich drei Milliarden Jahren um Kepler-10 ein massereicher Gesteinsplanet bilden.

„Die Entdeckung von Kepler-10c bedeutet, dass sich Gesteinsplaneten bereits deutlich früher in der Geschichte des Universums bilden konnten, als wir es bisher für möglich gehalten haben“, so Dimitar Sasselov weiter. „Wenn sich jedoch Gesteinsplaneten bilden können, dann kann auch Leben entstehen.“

Aus diesem Grund weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass bei der Suche nach erdähnlichen Planeten auch sehr alte Sterne berücksichtig werden müssen. Obwohl Mega-Erden wie Kepler-10c nicht geeignet sind, um Leben zu beherbergen ist die Existenz dieses Planeten doch ein Beispiel dafür, dass es auch bei diesen ‚Stern-Methusalems‘ möglicherweise bewohnbare Planeten geben könnte.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden der Öffentlichkeit am vergangenen Montag im Rahmen einer Pressekonferenz während einer Tagung der American Astronomical Society (AAS) präsentiert.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Exoplaneten
• Kepler

Verwandte Seite bei Raumfahrer.net:

• Exoplaneten Newsarchiv

Fachartikel von Xavier Dumusque et al.:

• The Kepler-10 planetary system revisited by HARPS-N: A hot rocky world and a solid Neptune-mass planet (engl.)

Der Beitrag Die Mega-Erde Kepler-10c erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Gemini-Observatorium, Keck-Observatorium.

Seit der Entdeckung des ersten Exoplaneten im Jahr 1995 konnten Astronomen bis zum heutigen Tag 1.792 Planeten nachweisen, welche ihre Zentralsterne außerhalb unseres Sonnensystems umkreisen. Während der letzten Jahre sorgte dabei speziell das auf die Exoplanetensuche spezialisierte Weltraumteleskop Kepler für Schlagzeilen.

Nach seinem Start am 7. März 2009 hat Kepler über einen Zeitraum von vier Jahren im Bereich der Sternbilder Schwan und Leier systematisch mehr als 150.000 Sterne anvisiert und nach Anzeichen für dort befindliche Planeten Ausschau gehalten. Bis zum heutigen Tag konnten die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler definitiv 962 Exoplaneten nachweisen. Mehrere Hundert weitere ‚Planeten-Kandidaten‘ warten noch auf eine Bestätigung durch nachfolgende Beobachtungen, welche von anderen Weltraumteleskopen oder von Observatorien auf der Erde durchgeführt werden müssen.

Aber nicht nur die Kepler-Wissenschaftler, sondern auch andere Astronomen waren in den letzten Monaten und Jahren im Bereich der Exoplaneten-Suche aktiv. So hat zum Beispiel ein von Marie-Ève Naud von der Universität Montreal in Kanada geleitetes internationales Team von Astronomen neben weiteren Großteleskopen das in den chilenischen Anden befindliche Acht-Meter-Teleskop des Gemini South-Observatoriums dazu eingesetzt, um gezielt junge und zugleich massearme Sterne in der näheren Umgebung unseres heimatlichen Sonnensystems zu untersuchen und dabei nach Anzeichen für dort befindliche Exoplaneten zu suchen.

Bei einem der dabei anvisierten Beobachtungsziele handelte es sich um den im Sternbild Fische (lat. Name „Pisces“) gelegenen Roten Zwergstern GU Pisces. Dieser Stern verfügt in etwa über 33 Prozent der Masse unserer Sonne, gehört zu der Spektralklasse M3 und befindet sich in einer Entfernung von rund 155 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem.

GU Pisces ist einer von etwa 30 Sternen, die dem AB-Doradus-Bewegungshaufen angehören. Hierbei handelt es sich um eine Ansammlung von Sternen, welche in etwa über das gleiche Alter verfügen und deren Mitglieder sich mit ähnlichen Geschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen durch unsere Heimatgalaxie bewegen. Das aus spektroskopischen Untersuchungen abgeleiteten Alter dieser Sterne liegt bei geschätzten 50 bis 119 Millionen Jahren.

Bei der im sichtbaren und im infraroten Spektralbereich erfolgten Beobachtung von GU Pisces suchten die Astronomen gezielt nach einem möglichen planetaren Begleiter des Sterns, da dieser wegen seines ‚jugendlichen Alters‘ noch relativ heiß sein dürfte und somit vergleichsweise viel Wärme in das umgebende Weltall abstrahlen sollte. Somit leuchten derartig ‚junge‘ Planeten im infraroten Spektralbereich verhältnismäßig hell, lassen sich dadurch bedingt leichter entdecken und gegebenenfalls sogar direkt abbilden. Und tatsächlich wurden die Wissenschaftler fündig.

Auf den im Rahmen der Untersuchungen erstellten Aufnahmen wurde ein Exoplanet entdeckt, der seinen Zentralstern in einer Entfernung von etwa 2.000 Astronomischen Einheiten (eine Astronomische Einheit – kurz AE – beschreibt den mittleren Abstand zwischen der Erde und der Sonne und beträgt rund 150 Millionen Kilometer) umkreist. Für einen kompletten Umlauf um seinen Stern benötigt der Exoplanet GU Psc b – so die offizielle Bezeichnung des Planeten – somit eine Zeitdauer von rund 80.000 Jahren. Dank dieses großen Abstandes zwischen Zentralstern und Planet, welcher rund 42 Bogensekunden beträgt, war es nicht nur möglich den Planeten direkt abzubilden. Vielmehr konnten die beteiligten Astronomen auch verschiedene Eigenschaften von GU Psc b entschlüsseln.

Ausgehend von spektroskopischen Untersuchungen leiten die Wissenschaftler ab, dass es sich bei dem Exoplaneten um einen Gasriesen handelt, welcher über die neun bis maximal dreizehnfache Masse des Planeten Jupiter verfügt. Aufgrund dieses Massewertes kann ausgeschlossen werden, dass GU Psc b zur Klasse der Braunen Zwerge gehört – einer Kategorie von Himmelskörpern, welche eine Sonderstellung zwischen einem Planeten und einem Stern einnimmt. Auf der ‚Oberfläche‘ des Gasplaneten dürften Temperaturen von rund 800 Grad Celsius herrschen.

Die Astronomen beabsichtigen, den Exoplaneten in Zukunft noch weiteren und eingehenderen Untersuchungen zu unterziehen. Aufgrund des großen Abstandes zu seinem verhältnismäßig leuchtschwachen Zentralgestirn lassen sich relativ einfach hochaufgelöste Daten gewinnen, welche weitere Aufschlüsse über die Zusammensetzung und die physikalischen und chemischen Eigenschaften von GU Psc b liefern werden. In den kommenden Jahren, so die Erwartungen der Astronomen, werden dann aufgrund neuer Beobachtungsinstrumente noch weitere Exoplaneten in die Kategorie der „direkt abzubildenden Exoplaneten“ aufsteigen.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden kürzlich von Marie-Ève Naud et al. unter dem Titel „DISCOVERY OF A WIDE PLANETARY-MASS COMPANION TO THE YOUNG M3 STAR GU PSC“ in der Fachzeitschrift ‚The Astrophysical Journal‘ publiziert.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Exoplaneten
• Direkt beobachtete Exoplaneten
• Planetenentstehung

Verwandte Seite bei Raumfahrer.net:

• Exoplaneten Newsarchiv

Fachartikel von Marie-Ève Naud et al.:

• DISCOVERY OF A WIDE PLANETARY-MASS COMPANION TO THE YOUNG M3 STAR GU PSC (Abstract, engl.)

Der Beitrag Exoplanet GU Psc b durch direkte Abbildung entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Science.

Seit der Entdeckung des ersten Exoplaneten im Jahr 1995 konnten Astronomen bis zum heutigen Tag außerhalb unseres Sonnensystems 1.783 Planeten nachweisen. Der Wunsch eines jeden „Exoplanetenjägers“ ist es vermutlich, bei seiner Suche eine „zweiten Erde“ zu entdecken – also einen außerhalb unseres Sonnensystems gelegenen Planeten, welcher theoretisch über die Umweltbedingungen verfügt, um dort die Entstehung und Weiterentwicklung von außerirdischen Lebensformen zu ermöglichen.

Hierbei, so eine der Minimalanforderungen, müsste es sich um einen terrestrischen Planeten handeln, der in etwa über die Größe und Masse der Erde verfügt und dessen Orbit innerhalb der habitablen Zone seines Sterns verläuft. Nur in diesem Bereich eines Sternsystems können auf der Oberfläche eines Gesteinsplaneten Bedingungen vorherrschen, welche das dauerhafte Vorhandensein von Wasser im flüssigen Aggregatzustand ermöglichen. Und nur unter dieser Voraussetzung, so die gegenwärtig allgemein anerkannte Meinung, besteht die theoretische Möglichkeit, dass sich dort auch „Leben“ bilden und entwickeln kann.

Zwar gelang den Astronomen in den vergangenen Jahren die Entdeckung von Dutzenden von Exoplaneten, welche ihre jeweiligen Zentralsterne in deren habitablen Zonen umkreisen. Diese Planeten verfügen jedoch durchweg über Durchmesser, welche um mindestens 40 Prozent über dem Durchmesser der Erde liegen. Die mehr als 100 bisher entdeckten Planeten, welche in etwa über die gleiche Größe wie unser Heimatplanet verfügen, umkreisen ihre Sterne dagegen außerhalb der lebensfreundlichen Zonen. Jetzt sind die Astronomen der Entdeckung einer zweiten Erde jedoch einen deutlichen Schritt näher gekommen.

Das Sternsystem Kepler 186
Nach seinem Start am 7. März 2009 hat das auf die Exoplanetensuche spezialisierte Weltraumteleskop Kepler über einen Zeitraum von vier Jahren im Bereich der Sternbilder Schwan und Leier systematisch über 150.000 Sterne anvisiert und nach Anzeichen für dort befindliche Planeten Ausschau gehalten. Bei der Auswertung der in den beiden ersten Missionsjahren gesammelten Daten entdeckten die beteiligten Wissenschaftler vier Planeten, welche einen etwa 500 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt gelegenen Zwergstern umkreisen.

Der im Sternbild Schwan gelegene und mit dem Namen „Kepler 186“ belegte „Rote Zwergstern“ verfügt über lediglich rund 48 Prozent der Masse unserer Sonne und gibt somit deutlich weniger Strahlung als das Zentralgestirn unseres Sonnensystems in das umgebende Weltall ab. Aus diesem Grund verfügt die dortige lebensfreundliche Zone über eine geringere Ausdehnung und befindet sich zudem näher an dem Stern als in unserem Sonnensystem.

Die vier zuerst in diesem Sternsystem entdeckten Planeten, welche die Bezeichnungen Kepler 186b bis e erhielten, verfügen über Durchmesser, welche um weniger als 50 Prozent über dem Durchmesser der Erde liegen. Für einen vollständigen Umlauf um ihren Stern benötigen diese Planeten vier, sieben, 13 beziehungsweise 22 Tage. Selbst der äußerste der vier Planeten – Kepler 186e – befindet sich mit einer Entfernung von 0,129 Astronomischen Einheiten noch zu nahe an seinem Stern, als das auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser vorhanden sein könnte. Mit einer „Astronomischen Einheit“ bezeichnen Astronomen die mittlere Distanz zwischen der Erde und der Sonne. Dieser Wert beträgt rund 149,6 Millionen Kilometer.

Kepler 186f – Ein ‚Cousin‘ der Erde
Bei der weiteren Auswertung der Kepler-Daten, welche jetzt auch das dritte Beobachtungsjahr enthielten, entdeckte ein von Elisa V. Quintana vom SETI Institute am Ames Research Center der NASA in Moffet Field/Kalifornien geleitetes Wissenschaftlerteam einen fünften Planeten, der den Stern Kepler 186 umkreist. Laut den Wissenschaftlern verfügt dieser mit dem Namen Kepler 186f belegte Planet, der seinen Stern in einer Entfernung von 0,356 Astronomischen Einheiten – dies entspricht rund 52,4 Millionen Kilometern – umrundet, in etwa über den lediglich 1,1-fachen Erddurchmesser. Für einen vollständigen Umlauf benötigt der Exoplanet eine Zeitspanne von 130 Tagen. In dieser Entfernung empfängt der Planet von seinem Stern lediglich noch 32 Prozent der Energiemenge, welche die Erde von der Sonne erhält.
Trotzdem befindet sich der Planet Kepler 186f, dessen Existenz inzwischen durch nachfolgende Beobachtungen mit den Teleskopen des W. M. Keck Observatory und des Gemini Observatory bestätigt werden konnte, immer noch innerhalb der habitablen Zone seines Stern, welche sich in diesem Sternsystem über einen Bereich von etwa 0,22 bis 0,4 Astronomischen Einheiten erstreckt. Dies, so die Wissenschaftler der NASA, muss allerdings keinesfalls bedeuten, dass sich auf dem Planeten auch Leben entwickelt haben könnte.

„Dass sich ein Planet in der habitablen Zone befindet, bedeutet nicht automatisch, dass auf ihm auch lebensfreundliche Bedingungen vorherrschen“, so Thomas Barclay vom Bay Area Environmental Research Institute des Ames Research Center der NASA. „Die Temperatur auf der Oberfläche eines Planeten hängt stark davon ab, wie sich seine Atmosphäre zusammensetzt.“

Somit weist der neu entdeckte Planet zwar zumindestens theoretisch die Grundvoraussetzungen auf, um ihn als potentiell lebensfreundlich zu bezeichnen. Ob sich dort jedoch auch flüssiges Wasser befindet, lässt sich mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Untersuchungsmethoden nicht feststellen. Neben der Analyse des Spektrums der Atmosphäre müsste hierfür unter anderem auch die Masse des Planeten bekannt sein, was derzeit nicht der Fall ist. Allerdings deuten bisherige Studien darauf hin, dass es sich bei erdgroßen Planeten aller Wahrscheinlichkeit nach generell um Gesteinsplaneten handelt.

Bei dem neu entdeckten Exoplaneten Kepler 186f handelt es sich sehr wahrscheinlich nicht um die gesuchte „zweite Erde“. Aufgrund der geringen Energiemenge, welche der Planet von seinem Stern erhält, müsste die Atmosphäre zum Beispiel hohe Mengen an Kohlendioxid beherbergen, so dass ein Treibhauseffekt das Gefrieren von eventuell vorhandenem Wasser verhindert. Als ein ‚Cousin‘ der Erde kann der Planet wohl jedoch auf jeden Fall angesehen werden.

„Wir kennen bislang nur einen einzigen Planeten, auf dem Leben existiert – unsere Erde. Wenn wir außerhalb unseres Sonnensystems nach Leben suchen, dann konzentrieren wir uns bei dieser Suche auf Planeten, die der Erde so ähnlich wie nur irgend möglich sind“, so Elisa V. Quintana. „Die Entdeckung eines erdgroßen Planeten in einer habitablen Zone ist dabei ein wichtiger Schritt in diese Richtung.“

„Die Entdeckung des Planeten Kepler-186f ist ein bedeutender Schritt auf dem Weg zu der Entdeckung von Welten, die unserer Erde gleichen“, unterstreicht Paul Hertz, der Leiter der Abteilung für Astrophysik der NASA, die Bedeutung dieser Entdeckung und wagt dabei zugleich einen Blick in die Zukunft: „Künftige NASA-Missionen wie der Transiting Exoplanet Survey Satellite oder das James Webb Space Telescope werden die uns am nächsten gelegenen extrasolaren Gesteinsplaneten entdecken und zudem in der Lage sein, Informationen über deren Zusammensetzung und die jeweiligen Atmosphären zu sammeln und so die Suche nach einer wirklichen ‚zweiten Erde‘ weiter fortsetzen.“

Rote Zwerge – vielversprechende Kandidaten für die Suche nach einer „Zweiten Erde“
Die Suche nach bewohnbaren Planeten in der Umgebung von Roten Zwergsternen mittels der „Transitmethode“ – mit dieser Methode arbeitete auch das Kepler-Teleskop – gilt dabei als besonders vielversprechend, denn bei etwa 70 Prozent aller in unserer Heimatgalaxie beheimateten Sterne handelt es sich um Rote Zwerge. Da diese Sterne über eine nur sehr geringere Leuchtkraft verfügen, befinden sich die dort gelegenen habitablen Zonen zudem in einem relativ geringen Abstand zu dem Stern. Ein in diesem Bereich kreisender Planet verfügt somit über eine relativ kurze Umlaufzeit, so dass die von der Erde aus zu beobachtenden Planetentransits verhältnismäßig häufig stattfinden. Außerdem deckt ein dicht um seinen Stern umlaufender Planet während eines erfolgenden Transits einen vergleichsweise großen Bereich des Zentralstern ab, so dass sich ein Helligkeitsrückgang in der Transit-Lichtkurve deutlich abzeichnet.

„Rote Zwerge sind die am häufigsten in unserer Galaxie vorkommenden Sterne“, so Elisa V. Quintana. „Die ersten Spuren von Leben in der Galaxie könnten sich also durchaus auf Planeten entwickelt haben, die um Rote Zwerge kreisen.“

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden am 17. April 2014 von Elisa V. Quintana et al. unter dem Titel „An Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of a Cool Star“ in der Fachzeitschrift ‚Science‘ publiziert.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net

• Kepler-Team präsentiert weitere 715 Exoplaneten (27. Februar 2014)
• Kepler-413 b – Ein taumelnder Exoplanet (9. Februar 2014)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten in habitabler Zone
• Aktuelle Diskussion zu Exoplaneten
• Kepler

Verwandte Seite bei Raumfahrer.net:

• Exoplaneten Newsarchiv

Fachartikel von Elisa V. Quintana et al.:

• An Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of a Cool Star (Abstract, engl.)

Der Beitrag Erdgroßer Planet in lebensfreundlicher Zone entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Alle Planeten sind Bestandteile von Plnatensystemen, von denen ein oder mehrere Mitglieder bereits bekannt waren. Die Daten dieser Systeme wurden nun statistisch analysiert und dabei wurden Größen und Umlaufzeiten weiterer Planeten extrahiert. Ein wichtiges Kriterium dabei ist, Planeten von anderen möglichen Transitobjekten abzugrenzen. Dazu zählen Zwergsterne und sogenannte Braune Zwerge.

Der NASA-Satellit Kepler verwendet ein Teleskop als Objektiv für eine ganze Anordnung von lichtempfindlichen Sensorchips und beobachtete mehrere Jahre lang eine bestimmte Himmelsregion mit etwa 150.000 sonnenähnlichen Sternen. Bewegt sich ein Planet direkt zwischen Teleskop und Stern vorbei, so kann Kepler eine kurzzeitige Verdunklung feststellen. Die Stärke der Lichtdämpfung lässt eine Aussage über die Größe des Planeten im Vergleich zu seinem Stern zu, der Abstand sich wiederholender Verdunklungen eine Aussage über die Umlaufzeit. Daraus lässt sich der Abstand des Planeten von seinem Stern berechnen. Aus Größe und Temperatur des Sterns lassen sich zudem Angaben über die Temperatur auf der Oberfläche des Planeten schließen.

Von den gestern veröffentlichten Planeten sind fast 95% kleiner als Neptun, ein Großteil liegt sogar in der Größenordnung unseres Heimatplaneten. Die Anzahl der bekannten erdähnlichen Planeten (bis 125% Erddurchmesser) hat sich mit einem Schlag verfünffacht, die Anzahl der sogenannten Super-Erden (bis 200% Erddurchmesser) sogar versiebenfacht. Auch bei Planeten bis Neptungröße gibt es mit 200% noch einen ernormen Zuwachs. Lediglich bei Planeten, die mindstens 6 Mal so groß sind wie die Erde kamen nur 2% hinzu.

Alle 715 Planeten sind Bestandteile von Planetensystemen, genau handelt es sich dabei um 305. Systeme, in denen neben einem Stern ein weiterer, kleiner Stern oder ein massereicher Brauner Zwerg vorkämen, wären nicht stabil genug, um ihre Planeten über längere Zeit auf kreisähnlichen Bahnen zu behalten. Daher konnte ein Großteil der Kandidaten letztlich als Planeten bestätigt werden. Häufig liegen deren Bahnen um einen Stern in einer Ebene, ähnlich der Ekliptik in unserem Sonnensystem.

Die bekannt gegebenen Planeten beruhen auf Daten aus den Jahren 2009 bis 2011. Hinzu kommt eine Vielzahl von weiteren Kandidaten, die noch bestätigt oder ausgeschlossen werden müssen. Auch deren Zahl ist noch einmal auf über 3.600 gewachsen. Hier gibt es für die beteiligten Wissenschaftler aber auch für Astronomen weltweit noch viel zu tun. Zudem befindet sich mit Gaia ein weiteres Weltraumteleskop etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in der Vorbereitungsphase, welches in den nächsten Jahren weitere Daten über Planetensysteme liefern kann.

Unter den neu entdeckten Planeten befinden sich auch vier, die ihren jeweiligen Stern in der habitablen Zone umlaufen. Dies ist ein Entfernungsbereich von einem Stern, in dem auf einem Planeten unter Umständen flüssiges Wasser existieren könnte. Dies ist nach gegenwärtiger Meinung eine wichtige Voraussetzung für die Entstehung von Leben.

Verwandte Meldungen:

• 461 neue Planetenkandidaten
• 41 neue Kepler-Exoplaneten bestätigt
• 706 Kandidaten in nur 43 Tagen

Diskutieren Sie mit:

• Exoplaneten ab 26. Februar 2014
• Kepler Telescope

Der Beitrag Kepler-Team präsentiert weitere 715 Exoplaneten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Seitdem im Jahr 1995 erstmals die Entdeckung eines Planeten bekannt gegeben wurde, welcher einen fremden Stern umkreist, gelang den Astronomen der Nachweis von bisher 1.075 Exoplaneten. Bei einer der dabei angewandten Nachweismethoden handelt es sich um die so genannte „Transitmethode“. Sobald ein Exoplanet von der Erde aus gesehen direkt vor seinem Mutterstern vorbeizieht, nimmt die Helligkeit des beobachteten Sterns um einen winzigen Bruchteil ab, da der Planet einen Teil des von seinem Zentralgestirn ausgehenden Lichts abschirmt. Durch wiederholte Beobachtungen dieser periodisch auftretenden Helligkeitsveränderungen kann unter anderem die Dauer der Umlaufzeit des Planeten bestimmt werden.

Bisher konnten mit dieser Methode 435 Exoplaneten in 331 Sternsystemen nachgewiesen werden. Ein nicht unwesentlicher Teil der so nachgewiesenen Planeten wurde durch das Weltraumteleskop Kepler entdeckt, welches ab dem März 2009 über einen Zeitraum von vier Jahren im Bereich der Sternbilder Schwan und Leier systematisch über 150.000 Sterne anvisiert und nach Anzeichen für Planetentransits Ausschau gehalten hat. Obwohl dieses Weltraumteleskop aufgrund des Ausfalls von zwei für die Lagestabilisierung benötigten Reaktionsrädern seit dem Mai 2013 nicht mehr genutzt werden kann gelingen den Wissenschaftlern auch weiterhin interessante Entdeckungen. Bei der Auswertung der durch Kepler gesammelten Daten sind die Astronomen zum Beispiel erst kürzlich auf ein ungewöhnliches Planetensystem gestoßen.

Das Sternsystem Kepler-413(AB)
Das im Sternbild Schwan gelegene Doppelsternsystem Kepler-413(AB) befindet sich in einer Entfernung von rund 2.300 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem. Bei diesen beiden Sternen handelt es sich um zwei eng zusammenliegende Zwergsterne der Spektralklassen „K“ und „M“, welche ihr gemeinsames Massezentrum innerhalb von 10,1 Tagen umkreisen. Beide Sterne werden zudem von einem Exoplaneten umkreist. Kepler-413(AB) b, so der Name dieses Planeten, wurde bereits kurz nach dem Beginn der Kepler-Mission erstmals beobachtet und konnte daraufhin zunächst in regelmäßigen Abständen von 66 Tagen erneut detektiert werden. Eigentlich hätte somit in den Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Kepler alle 66 Tage eine sich wiederholende Helligkeitsveränderung registriert werden müssen. Zur Überraschung der Astronomen war dies jedoch nicht der Fall.

„Wir haben das System über eine Zeitraum von 1.500 Tagen hinweg mit Kepler beobachtet. In den ersten 180 Tagen haben wir dabei drei Transits – einen Transit alle 66 Tage – registriert. In den folgenden 800 Tagen zeigten sich keine Anzeichen für weitere Vorbeizüge. Erst danach haben wir dann gleich weitere fünf Transits hintereinander beobachtet“, so Veselin Kostov vom Space Telescope Science Institute (STScI) und der Johns Hopkins University (JHU) in Baltimore/USA.

Aus diesen zunächst nur schwer zu begründenden Beobachtungsdaten haben die Astronomen mittlerweile ein Sternsystem rekonstruiert, welches dieses ungewöhnliche Transitverhalten erklären kann. Bei Kepler-413(AB) b handelt es sich demzufolge um einen Planeten, welcher in etwa über die Größe und Masse des in unserem Sonnensystem befindlichen Planeten Neptun verfügt, und der das gemeinsame Massezentrum des gesamten Systems Kepler-413(AB) in einer Entfernung von 0,3553 Astronomischen Einheiten – dies entspricht rund 53 Millionen Kilometern – innerhalb von 66,262 Tagen einmal umkreist.

Im Bezug auf die Ebene, in der die beiden Zwergsterne einander umkreisen, ist die Bahn des Planeten zudem um 2,5 Grad geneigt. Die Lage dieser Bahn im Raum ist allerdings nicht konstant. Der Orbit des Planeten unterliegt vielmehr einer „Taumelbewegung“, welche über eine Periode von etwa elf Jahren verfügt. Dies führt dazu, dass der Planet Kepler-413(AB) b von der Erde aus betrachtet nicht permanent vor seinen beiden Zentralsternen vorbeizieht und somit nicht alle 66 Tage ein Transit sichtbar ist. Die Astronomen gehen davon aus, dass die nächste „Transitphase“ dieses Planeten erst im Jahr 2020 zu beobachten sein wird. Unter anderem ist hierfür auch die Gesamtneigung des kompletten Systems in Bezug auf die Erde verantwortlich.

Warum „wackelt“ der Planet?
Wie lässt sich die Neigung der Umlaufbahn des Planeten gegenüber der Ebene des Systems und diese mit elf Jahren doch recht kurzperiodische Taumelbewegung erklären? Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass sich in diesem Sternsystem entweder ein oder sogar mehrere weitere massereiche Planeten befinden, welche die Umlaufbahn von Kepler-413(AB) b durch ihre gravitativen Einflüsse stören.

Einen vergleichbaren Einfluss könnte zudem auch ein dritter, bisher jedoch noch unentdeckter Stern ausüben, welcher ein fester Bestandteil dieses dann „Dreifach-Sternsystems“ ist. Ebenfalls in Betracht gezogen werden muss, dass dieses System in der Vergangenheit in relativ kurzer Entfernung von einem „systemfremden“ Stern passiert wurde, welcher dabei die Umlaufbahnen verändert hat.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse zur Untersuchung des Planetensystems bei dem Doppelsternsystem Kepler-413(AB) werden demnächst von Veselin Kostov et al. unter dem Titel „Kepler-413b: a slightly misaligned, Neptun-size transiting circumbinary planet“ in der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal“ publiziert.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net

• Der unmögliche Planet (10. Dezember 2013)
• Exoplanet Fomalhaut b – Ein ungewöhnlicher Orbit (13. Januar 2013)
• 100 Milliarden Planeten (8. Januar 2013)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Exoplaneten
• Kepler

Verwandte Seite bei Raumfahrer.net:

• Exoplaneten Newsarchiv

Fachartikel von Veselin Kostov et al.:

• Kepler-413b: a slightly misaligned, Neptun-size transiting circumbinary planet (engl.)

Der Beitrag Kepler-413 b – Ein taumelnder Exoplanet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.