ESA-Mission CHEOPS entdeckt nahegelegenes Planetensystem
18. Dezember 2019
Nach Angaben der Europäischen Weltraumagentur (ESA) ist dies der allererste Fund der CHEOPS-Mission und demonstriere eindrucksvoll die Fähigkeiten des Telekops, "Licht in das dunkle Universum zu bringen und die Geheimnisse dieser fremden Welten zu lüften."
Bei WASP-189 b handle es sich um einen sogenannten "ultraheißen Jupiter", einen gigantischen Gasplaneten, der dem Jupiter in unserem Sonnensystem ähnelt. Allerdings umkreisen diese ultraheißen Jupiter ihren jeweiligen Heimatstern in viel geringerer Entfernung, wodurch sie extreme Temperaturen aufweisen.
Laut ESA umkreist WASP-189 b seinen Stern 20 Mal näher als die Erde die Sonne. Für einen kompletten Umlauf benötigt er lediglich 2,7 Tage. Sein Heimatstern ist größer und über 2000 Grad heißer als die Sonne, weshalb er scheinbar blau glüht. "Wir wissen nur von einer Handvoll Planeten, die um so heiße Sterne herum kreisen. Dazu ist dieses System mit Abstand das hellste uns bekannte", sagt Monika Lendl von der Universität Genf in der Schweiz, Hauptautorin der neuen Studie. "Außerdem ist WASP-189 b der hellste heiße Jupiter, den wir beobachten können, während er sich vor oder hinter seinem Stern befindet. Das macht das gesamte System extrem faszinierend."
Fakten statt Fiktion
CHEOPS - kurz für Characterising Exoplanet Satellite – war im Dezember 2019 gestartet und soll nahegelegene Sterne beobachten, von denen bekannt ist, dass Planeten zu ihnen gehören. Durch die ultrapräzise Vermessung der Veränderungen der Lichtmengen, die von diesen Systemen ausgehen, während die Planeten ihre Sterne umkreisen, kann CHEOPS eine erste Charakterisierung dieser Planeten durchführen - und so unser Verständnis darüber, wie sie entstehen und sich entwickeln, verbessern.
Exoplaneten sind Himmelskörper, von denen Star Trek-Fans und Science Fiction-Leser schon lange zu wissen glauben, dass es sie im Universum in Hülle und Fülle gibt. Doch den wissenschaftlichen Beweis von Exoplaneten haben die Astronomen tatsächlich erst in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts erbracht.
Seitdem wurden tausende sogenannte Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, entdeckt. Woraus diese Planeten bestehen, ob sie eine Atmosphäre haben oder ob es Leben auf ihnen gibt, wissen wir nicht.
Deshalb soll die CHEOPS-Mission der europäischen Weltraumagentur (ESA) einige der bereits entdeckten Exoplaneten jetzt genauer untersuchen.
Messung der Lichtintensität von Sternen
Dafür, dass Exoplaneten weit außerhalb unseres Sonnensystems um ferne Sterne kreisen, ist die CHEOPS-Mission nach Ansicht von Kate Isaak, der wissenschaftlichen Koordinatorin von CHEOPS, eigentlich gar nicht so aufwendig. "CHEOPS ist eine kleine Mission, in Bezug auf Umfang, Kosten und auch bezogen auf den Zeitraum, den die Entwicklung der Mission braucht," so Kate Isaak. "Die Mission soll die Größe von Planeten messen, die um nahegelegene Sonnen kreisen."
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Und das geht so: Wenn ein Planet auf seiner Umlaufbahn einen Stern passiert, wird dessen Licht kurzfristig dunkler. Das ist eine Art kleiner Sonnenfinsternis, die von CHEOPS beobachtet werden kann.
Und selbst wenn derselbe Planet vom Beobachter aus hinter dem Stern steht, reflektiert er das Licht des Sterns. Auch das kann CHEOPS noch sehen. Aus der Dämpfung des Lichts können die Astronomen auf die Größe des Planeten schließen. Und die Lichtreflektionen, die der Planet selbst aussendet, geben Anhaltspunkte dafür, ob er zum Beispiel eine Atmosphäre hat.
Bekannte Exoplaneten genauer im Blick
"Wir messen die Größe besonders von kleinen Planeten, die wir schon von anderen Missionen her kennen", sagt Isaak. "Indem wir die Größe der Planeten mit ihrer Masse kombinieren, etwas das wir mit Teleskopen auf der Erde messen können, erfahren wir viel über die Zusammensetzung der Planeten und über deren Evolution."
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All diese Unterschiede sind natürlich sehr gering, schließlich sind die beobachteten Sterne und Planeten mehrere Lichtjahre entfernt. Damit man sie überhaupt messen kann, muss jede Störung ausgeschlossen werden. Das ist der Grund, warum solche Beobachtungen aus dem Weltraum gemacht werden und nicht von Teleskopen auf der Erde. Die Erdatmosphäre wäre hier schlicht im Weg. CHEOPS soll Planeten ins Visier nehmen, die größer sind als die Erde und kleiner als Neptun.
Wird CHEOPS auf Außerirdische treffen?
Dreieinhalb Jahre dauert die Mission. Doch auch diesmal wird die Frage aller Fragen nicht beantwortet werden. "Die Frage, ob wir allein im Universum sind, ist sicher eine der grundlegendsten Fragen überhaupt", sagt Isaak. Aber so weit wird CHEOPS nicht kommen. "Andere Satelliten haben gezeigt, dass es Planeten jenseits unseres Sonnensystems gibt. Es ist also klar, dass es Exoplaneten gibt. Was wir nun zeigen wollen, ist wie diese kleineren Gesteinsplaneten beschaffen sind und wie sie sich entwickeln."
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Immerhin dürfte es möglich sein, zumindest einige Planeten zu identifizieren, auf denen außerirdisches Leben wenigstens denkbar ist. "Was wir nun suchen, sind die besten planetaren Kandidaten zur zukünftigen Erforschung durch andere Satelliten wie das James Webb Weltraumteleskop oder durch Observatorien, wie etwa das European Southern Observatory (ESO) in Südamerika. Von dort aus können wir die Atmosphären dieser besten Kandidaten untersuchen und nach Molekülen forschen, die charakteristisch für das Vorhandensein von Leben sind."
Forschungssatelliten nach Baukastenprinzip
Neben den wissenschaftlichen Erkenntnissen, die die CHEOPS-Mission liefern soll, verfolgt die ESA auch noch andere Ziele: Forschungssatelliten sollen preisgünstiger werden. Dafür haben die Satellitenentwickler sich neue Techniken einfallen lassen,
"Satelliten sind sehr teuer und sehr aufwändig zu bauen. Und diese Programme dauern immer sehr lange", sagt Richard Southworth vom European Space Operations Centre (ESOC). Er ist verantwortlich für die Steuerung des CHEOPS-Satelliten. "Mit CHEOPS war die Idee, ob wir das vielleicht besser, etwas schneller und weniger kostspielig machen können. Wir haben versucht, die Sonde relativ simpel zu halten und vor allem Teile zu benutzen, die schon einmal auf anderen Missionen geflogen sind. Diese Bauteile sind dann nicht mehr so teuer und auch zuverlässiger, weil sie schon getestet wurden."
Auch beim Transport der Sonde ins Weltall spart die ESA: CHEOPS flog auf einer Sojus-Rakete als zweiter Passagier mit. Man teilt sich also die Fahrtkosten mit einem anderen - in diesem Fall einem italienischen - Satelliten. Außerdem nutzen die CHEOPS-Forscher das fliegende Teleskop nur 80 % der Zeit. Den Rest der Zeit können andere es für ihre eigenen Forschungen mieten.
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Verschrottung bereits fest eingeplant
"Geplant ist ein Betrieb von dreieinhalb Jahren", sagt Satelliten-Pilot Southworth. "Aber das Design des Satelliten soll sicherstellen, dass wir auch fünf Jahre fliegen könnten, wenn Geld und Interesse da sind. Am Ende führen wir eine Deaktivierung durch und leiten ein Deorbiting ein".
Dann wird der Satellit zuerst passiv geschaltet, damit er nicht mehr durch Funksignale oder ähnliches andere Satelliten stören kann. "Zum Schluss werden wir auch eine Umlaufbahnkorrektur machen. Die führt dazu, dass er wieder sicher zurück zur Erde kommt. Das heißt, er wird langfristig kein Weltraummüll." Und dann verglüht die Sonde beim Eintritt in die Erdatmosphäre.