Erstes Licht für Planetenjäger ExTrA auf La Silla

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Eine neue nationale Einrichtung hat am La-Silla-Observatorium der ESO erfolgreich ihre ersten Beobachtungen durchgeführt. Die ExTrA-Teleskope suchen und untersuchen erdgroße Planeten, die nahegelegene rote Zwergsterne umkreisen. Das neuartige Design von ExTrA ermöglicht eine deutlich verbesserte Empfindlichkeit im Vergleich zu früheren Suchprogrammen. Astronomen haben damit nun ein mächtiges neues Werkzeug zur Hand, das bei der Suche nach potentiell bewohnbaren fernen Welten hilft.

 

Exoplanets in Transits and their Atmospheres (ExTrA), die jüngste Erweiterung des La-Silla-Observatoriums der ESO im Norden Chiles, hat erfolgreich seine ersten Beobachtungen durchgeführt. ExTrA wurde entwickelt, um nach Planeten um nahegelegene rote Zwergsterne zu suchen und deren Eigenschaften zu untersuchen. ExTrA ist ein französisches Projekt, das vom Europäischen Forschungsrat und der französischen Agence National de la Recherche finanziert wird. Die Teleskope werden von Grenoble in Frankreich aus ferngesteuert.

Um Exoplaneten aufzuspüren und zu studieren, verwendet ExTrA drei 0,6-Meter-Teleskope [1]. Sie überwachen regelmäßig die Lichtmenge, die von vielen roten Zwergsternen empfangen wird, und suchen nach einem leichten Helligkeitsabfall, der dadurch verursacht werden könnte, dass ein Planet vor einem Stern vorbeizieht und dabei einen Teil seines Lichts abdeckt.

"La Silla wurde aufgrund der hervorragenden atmosphärischen Bedingungen als Standort für die Teleskope ausgewählt", erklärt Xavier Bonfils, der leitende Wissenschaftler des Projekts. "Die Art von Licht, die wir beobachten – nahes Infrarot – wird sehr leicht von der Erdatmosphäre absorbiert, so dass wir möglichst trockene und dunkle Bedingungen benötigen. La Silla passt perfekt zu unseren Spezifikationen."

Bei der Transitmethode wird die Helligkeit des untersuchten Sterns mit anderen Referenzsternen verglichen, um winzige Veränderungen zu erkennen. Vom Boden aus ist es jedoch schwierig, auf diese Weise ausreichend genaue Messungen durchzuführen, um kleine, erdgroße Planeten zu detektieren [2]. Durch die Verwendung eines neuartigen Ansatzes, der auch Informationen über die Helligkeit der Sterne in vielen verschiedenen Farben enthält, überwindet ExTrA jedoch einige dieser Einschränkungen.

Die drei ExTra-Teleskope sammeln das Licht des Zielsterns und zusätzlich auch das von vier Vergleichssternen und leiten es durch Lichtwellenleiter in einen Multiobjekt-Spektrografen. Dieser innovative Ansatz, spektroskopische Informationen zur herkömmlichen Photometrie hinzuzufügen, trägt dazu bei, die störende Wirkung der Erdatmosphäre sowie die durch Instrumente und Detektoren hervorgerufenen Effekte abzuschwächen und die erreichbare Präzision zu erhöhen.

Da ein vorgegebener Planet bei einem solchen Transit im Falle eines kleineren Sterns einen größeren Anteil des Lichts eines blockieren wird, konzentriert sich ExTrA auf nahegelegene Beispiele einer bestimmten Art von kleinen, hellen Sternen, die man als M-Zwerge bezeichnet und die in der Milchstraße relativ häufig vorkommen. Von solchen Sternen wird erwartet, dass sie viele erdgroße Planeten beherbergen, was sie zu den Hauptzielen von Astronomen macht, die ferne Welten entdecken und erforschen wollen, die für Leben zugänglich sein könnten. Der der Sonne am nächsten gelegene Stern, Proxima Centauri, ist ein solcher M-Zwerg und hat einen ihn umkreisenden Planeten im Bereich einer Erdmasse.

Diese bisher nicht nachweisbaren erdähnlichen Welten zu finden, ist nur eines von zwei Hauptzielen von ExTrA. Das Teleskop wird die Planeten näher untersuchen. die es entdeckt, indem es ihre Eigenschaften bewertet und ihre chemische Zusammensetzung ermittelt, um festzustellen, wie ähnlich sie der Erde sein könnten.

"Mit ExTrA können wir einige der grundlegenden Fragen über Planeten in unserer Galaxie beantworten. Wir hoffen, die Gemeinsamkeiten dieser Planeten, das Verhalten von Mehrfachplanetensystemen und die verschiedenen Umgebungen, die zu ihrer Entstehung führen, erforschen zu können", fügt Jose-Manuel Almenara hinzu.

Bonfils blickt gespannt in die Zukunft: "Mit der nächsten Generation von Teleskopen, wie dem Extremely Large Telescope der ESO, können wir vielleicht die Atmosphären der Exoplaneten untersuchen, die ExTra gefunden hat, um die Lebensfähigkeit dieser Welten zu beurteilen, um das Leben, wie wir es kennen, zu unterstützen. Die Erforschung der Exoplaneten bringt das, was einst Science Fiction war, in die Welt der wissenschaftlichen Tatsachen."

Endnoten

[1] Die Teleskope und ihre Montierungen wurden von der österreichischen Firma Astrosysteme Austria geliefert, die Kuppeln stammen von der polnischen Firma ScopeDome und die Infrarotkamera von der amerikanischen Firma Princeton Instruments und enthalten Detektoren der belgischen Firma Xenics. Weitere technische Informationen zur Anlage finden Sie hier.

[2] Dieser Ansatz, den man als differentielle Photometrie bezeichnet, beinhaltet die Beobachtung des Zielsterns zusammen mit anderen Sternen in der Nähe des Himmels. Durch die Korrektur von Schwankungen, die allen Sternen aufgrund der störenden Erdatmosphäre gemeinsam sind, können genauere Messungen für den Zielstern erzielt werden. Die von erdgroßen Planeten verursachten Helligkeitsänderungen sind jedoch so gering, dass selbst diese Technik nicht immer ausreicht.

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