First Light für SPECULOOS

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Das Projekt SPECULOOS hat seine ersten Beobachtungen am Paranal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte in Nordchile durchgeführt. SPECULOOS wird sich auf die Detektion von erdgroßen Planeten konzentrieren, die sich um benachbarte ultrakühle Sterne und Braune Zwerge drehen.

Die SPECULOOS-Südsternwarte (SSO) wurde erfolgreich am Paranal-Observatorium installiert und hat die ersten Test- und Kalibrierungsaufnahmen gemacht – ein Vorgang, der als First Light bezeichnet wird. Nach Abschluss dieser Phase der Inbetriebnahme wird diese neue Familie von Planetensuchern den wissenschaftlichen Betrieb aufnehmen, der im Januar 2019 beginnt.

Das SSO ist das Herzstück eines neuen Exoplaneten-Jagdprojekts namens „Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOOl Stars (SPECULOOS)“ [1] und besteht aus vier Teleskopen, die mit 1-Meter-Hauptspiegeln ausgestattet sind. Die Teleskope – benannt nach den vier galileischen Monden des Jupiter: Io, Europa, Ganymed und Callisto – genießen makellose Beobachtungsbedingungen auf dem Paranalgelände, das auch das Flaggschiff, das Very Large Telescope (VLT) der ESO beherbergt. Der Paranal bietet einen nahezu perfekten Standort für die Astronomie, mit dunklem Himmel und einem stabilen, trockenen Klima.

Diese Teleskope haben eine gewaltige Aufgabe – SPECULOOS will nach potentiell bewohnbaren Planeten in Erdgröße suchen, die ultrakühle Sterne oder Braune Zwerge umkreisen, deren Planetensysteme noch weitgehend unerforscht sind. Bislang wurden nur wenige Exoplaneten gefunden, die solche Sterne umkreisen, und noch weniger liegen innerhalb der habitablen Zone ihres Muttersterns. Auch wenn diese leuchtschwachen Sterne schwer zu beobachten sind, so gibt es sie doch im Überfluss – sie machen etwa 15% der Sterne im nahen Universum aus. SPECULOOS wurde entwickelt, um 1000 solcher Sterne auf der Suche nach erdgroßen bewohnbaren Planeten zu erforschen, darunter die nächstgelegenen, hellsten und kleinsten dieser Art von Sternen.

„SPECULOOS ermöglicht es uns, erdähnliche Planeten zu entdecken, die regelmäßig einige unserer kleinsten und kühlsten Nachbarsterne bedecken“, erklärte Michaël Gillon von der Universität Lüttich und Forschungsleiter des Projekts SPECULOOS. „Das ist eine einzigartige Gelegenheit, die Geheimnisse dieser nahen Welten zu ergründen.“

SPECULOOS wird mit Hilfe der Transitmethode [2] nach Exoplaneten suchen. Sein Vorbild ist auch sein Prototyp, das Teleskop TRAPPIST-Süd am La Silla-Observatorium der ESO. Dieses Teleskop ist seit 2011 in Betrieb und hat das berühmte Planetensystem TRAPPIST-1 entdeckt. Wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht, blockiert er einen Teil des Sternenlichts – im Grunde genommen verursacht er eine kleine partielle Sonnenfinsternis – was zu einer geringen aber erkennbaren Abdunklung des Sterns führt. Exoplaneten von kleineren Sternen blockieren während eines Vorbeizugs einen größeren Anteil des Sternlichts, so dass diese periodischen Finsternisse viel leichter zu erkennen sind als die von größeren Sternen.

Bisher hatte nur ein kleiner Bruchteil der mit dieser Methode nachgewiesenen Exoplaneten Erdgröße oder weniger. Durch die geringen Durchmesser der untersuchten Sterne im SPECULOOS-Programm in Kombination mit der hohen Empfindlichkeit der Teleskope können jedoch Exoplaneten von der Größe der Erde innerhalb der habitablen Zone dieser Sterne nachgewiesen werden. Diese Planeten eignen sich besonders gut für Folgebeobachtungen mit großen boden- oder weltraumgestützten Teleskopen.

„Die Teleskope sind mit Kameras ausgestattet, die im nahen Infrarot hochempfindlich sind“, erklärt Laetitia Delrez vom Cavendish Laboratory, Cambridge, einer Co-Verantwortlichen im SPECULOOS-Team. „Diese Strahlung liegt ein wenig jenseits dessen, was das menschliche Auge erkennen kann. Die leuchtschwachen Sterne, die SPECULOOS anvisieren wird, strahlen primär in diesem Bereich.“

Die Teleskope und ihre farbenfrohen Montierungen wurden von der deutschen Firma ASTELCO gebaut und sind durch Kuppeln des italienischen Herstellers Gambato geschützt. Das Projekt wird von den beiden TRAPPIST 60-cm-Teleskopen unterstützt, eines am ESO-Observatorium La Silla und das andere in Marokko [3]. Das Projekt wird zu absehbarer Zeit auch die Sternwarte SPECULOOS-Nord und SAINT-Ex umfassen, die sich derzeit auf Teneriffa, Spanien, bzw. in San Pedro Mártir, Mexiko, im Bau befinden.

Es besteht auch Potenzial für eine spannende zukünftige Zusammenarbeit mit dem Extremely Large Telescope (ELT), dem zukünftigen Flaggschiffteleskop der ESO, das derzeit auf dem Cerro Armazones gebaut wird. Das ELT wird in der Lage sein, die von SPECULOOS entdeckten Planeten in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit zu beobachten - vielleicht sogar ihre Atmosphäre zu analysieren.

„Diese neuen Teleskope werden es uns ermöglichen, die nahegelegenen erdähnlichen Welten im Universum genauer zu erforschen, als wir es uns noch vor zehn Jahren hätten vorstellen können“, schloss Gillon. „Das sind ungeheuer aufregende Zeiten für die Exoplanetenforschung.“

Endnoten

[1] Spéculoos, oder auch Spekulatius, ist eine köstliche Sorte von gewürzten Keksen, die traditionell in Belgien und anderen Ländern zum Nikolaustag am 6. Dezember gebacken werden. Der Name mit seinen süßen Anklängen spiegelt die belgische Herkunft des Projekts SPECULOOS wider. Das TRAPPIST-Projekt hat auch einen ähnlichen belgischen Namensvetter - es wurde nach Trappistenbieren benannt, von denen die meisten in Belgien gebraut werden.

[2] Die Transitmethode ist eine von mehreren Möglichkeiten, Exoplaneten zu entdecken. Eine Vielzahl von Instrumenten, darunter der Planetenspektrograph HARPS der ESO am La Silla Observatorium, verwendet die Radialgeschwindigkeitsmethode, um Exoplaneten zu erkennen und Veränderungen in der Sterngeschwindigkeit durch einen umlaufenden Exoplaneten zu messen.

[3] Das Projekt wurde auch vom Europäischen Forschungsrat im Rahmen des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union (RP7/2007-2013)/ ERC-Fördervereinbarung Nr. 336480 mitfinanziert.

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