Mit neuen Teleskopen auf der Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems
Die Teleskope des Next-Generation Transit Survey (NGTS) am Paranal-Observatoriums der ESO(European Southern Observatory, ESO) in der Atacamawüste im Norden Chiles haben ihr "erstes Licht" gesehen. Acht der zwölf Kameras der Teleskopenanlage stammen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Gesucht werden Exoplaneten, die etwa die Größe des Planeten Neptun haben.
Empfindliche Kameras registrieren Transits von Exoplaneten
Da Exoplaneten aufgrund ihrer Entfernung nicht mit dem bloßen Auge entdeckt werden können, sind spezielle Teleskope notwendig. Die dort eingesetzten Kameras sind sehr sensibel und daher in der Lage kleinste Lichtsignale zu empfangen und in ihrer Stärke zu unterscheiden. Dadurch können sogenannte Transits von Exoplaneten beobachtet werden, bei denen Planeten bei der Passage vor ihrem Mutterstern einen Teil des Sternlichts abschatten. "Bisher konnten bodengebundene Beobachtungsprogramme solche winzigen Transitsignale nicht mit dieser Genauigkeit nachweisen", sagt Prof. Heike Rauer, Leiterin der Abteilung Extrasolare Planeten und Atmosphärenim DLR-Institut für Planetenforschung. "Mit den neuen Teleskopen wird dies nun erstmals möglich sein", so Prof. Rauer weiter.
Im Gegensatz zum Kepler-Satellitender NASA beobachtet NGTS einen viel größeren Ausschnitt des Himmels. "Mit der nun großflächig angelegten Suche wollen wir in erster Linie kleinere Exoplaneten entdecken, die aber dennoch einen vergleichsweise großen Helligkeitsunterschied verursachen und sich daher besonders für detailliertere Untersuchungen eignen, zum Beispiel zu ihrer Masse und Atmosphäre" erläutert Prof. Rauer. Die gesuchten Planeten entsprechen etwa der Größe Neptuns, dessen Durchmesser knapp viermal so groß ist wie der der Erde oder kleinere Planeten mit einem Durchmesser zwischen dem doppelten und dem achtfachen Erddurchmesser.
Perfekter Ort zur Exoplanetenjagd: Atacamawüste
Der Wahl des Standorts kommt dabei eine große Bedeutung zu. Die Atacamawüste im Norden Chiles bietet hierfür optimale Voraussetzungen: viele klare Nächte und die extrem trockende Luft in viertausend Meter Höhe über dem Meeresspiegel ermöglichen den Wissenschaftlern beste Messergebnisse.
Den Aufbau der ersten Teleskope haben die Planetenforscher vor Ort begleitet und werden auch die Aufstellung der restlichen Teleskope im nächsten Jahr betreuen. Die vollständige Anlage wird im Laufe des Jahres 2015 in Betrieb genommen.
Gemeinsam mit den NGTS-Partnern entwickelt das DLR die dafür notwendige automatisierte Analyse-Software. Die Berliner Planetenforscher haben auf dem Gebiet der hochpräzisen astronomischen Photometrie bereits langjährige Erfahrungen. Mit der Mission CoRoT haben die Wissenschaftler bis 2012 28 Exoplanten entdecken können.
Next-Generation Transit Survey (NGTS) – "Transitsuchprogramm der nächsten Generation"
Der Next-Generation Transit Survey (NGTS) ist ein auf großflächige Beobachtungen angelegtes System, das aus zwölf Einzelteleskopen besteht, von denen jedes einen Durchmesser von 20 Zentimetern hat. Diese neue Anlage wurde von einem Konsortium britischer, schweizer und deutscher Einrichtungen errichtet und befindet sich in unmittelbarer Nähe des Paranal-Observatoriums der ESOim Norden Chiles. Daher kann sie sowohl von den hervorragenden Beobachungsbedingungen vor Ort als auch von technischer Unterstützung seitens der vorhandenen Einrichtungen profitieren.
NGTS ist so konzipiert, dass es vollkommen automatisiert kontinuierlich auf der Suche nach Exoplanetentransits die Helligkeit von mehreren 100.000 vergleichsweise hellen Sternen am Südhimmel vermessen wird. Dabei soll eine relative Genauigkeit von einem Tausendstel erreicht werden, was mit bodengebundenen Instrumenten für großflächige Himmelsdurchmusterungen bisher nie gelungen ist.
Die Realisierung einer so hohen Präzision bei Helligkeitsmessungen über ein großes Gesichtsfeld hinweg ist technisch sehr anspruchsvoll. Die für NGTS notwendigen Schlüsseltechnologien konnten allerdings bereits mit einem kleineren Prototypen demonstriert werden, der 2009 und 2010 auf La Palma (Kanarische Inseln) in Betrieb war. NGTS baut außerdem auf dem Erfolg des SuperWASP-Experiments auf, das bis heute führend beim Nachweis von großen Gasplaneten ist.
Von der ersten Lichtmessung zur Ermittlung der Masse und Dichte bis hin zur Zusammensetzung der Atmosphäre
Die mit NGTS entdeckten Planeten werden mit größeren Teleskopen näher untersucht werden, darunter auch das Very Large Telescope der ESO. Ein wichtiges Ziel des Projektes ist es, kleine Planeten zu finden, die einen so großen Helligkeitsunterschied verursachen, dass es möglich wird, die Planetenmasse genau zu bestimmen. Daraus wiederum ergibt sich die Dichte des Planeten und somit Hinweise auf seine Zusammensetzung. Bei solchen Planeten wäre es dann zum Teil auch möglich, ihre Atmosphären näher zu untersuchen, denn während der Planet vor seinem Mutterstern vorbeiläuft, durchleuchtet das Sternlicht quasi die Atmosphäre am Rand der Planetenscheibe, die dann ihrerseits winzige, aber nachweisbare Spuren im Sternlicht hinterlässt. Bislang sind nur sehr wenige Planeten bekannt, die solche Messungen erlauben. NGTS sollte viele zusätzliche Kandidaten finden.
NGTS ist das erste Teleskopprojekt überhaupt, das am Paranal-Observatorium angesiedelt ist, aber nicht von der ESO betrieben wird, während viele ähnlich gelagerte Projekte am älteren La Silla-Observatorium laufen. Die NGTS-Daten werden im ESO-Archiv gespeichert und von dort für Astronomen auf der ganzen Welt zugänglich sein.
Das NGTS-Konsortium besteht aus der University of Warwick, der Qün’s University of Belfast, der University of Leicester, der University of Cambridge (alle Großbritannien), der Universität Genf (Schweiz) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin.