Exoplaneten: Kepler lässt seine Muskeln spielen

Wetraumsatellit Kepler — © NASA / Wendy Stenzel (Ausschnitt)

Kepler-Messung an HAT-P-7b | Die Kurve in dieser Künstlerdarstellung eines Exoplanets zeigt die Kepler-Messung an HAT-P-7b. Über zehn Tage hinweg überwachte Kepler die Helligkei des Zentralgestirns des Gasriesen und stellte dabei eine periodische Verdunklung von einem halben Prozent fest. Die Kurven sind dabei um ein Vielfaches schärfer als die von Bodenteleskopen, so dass Kepler auch erdgroße Planeten ohne Probleme finden dürfte.

Das Anfang März 2009 gestartete Planetensucher-Teleskop Kepler nahm nun als erstes Testobjekt einen bereits bekannten Gasriesen in 1000 Lichtjahren Entfernung unter die Lupe. Die gemessene Lichtkurve ist so präzise, dass sich sogar die Tag- und Nachtphasen des Körpers abzeichnen. Die beteiligten Forscher gehen daher davon aus, dass der Satellit in den nächsten Jahren auch etliche erdgroße Planeten aufspüren wird.

Der Planeten HAT-P-7b zeigte sich bereits 2008 erstmals bei Beobachtungen durch erdgebunde Teleskope. Er ließ sich relativ leicht entdecken, denn der jupitergroße Körper zieht alle zwei Tage in sehr geringem Abstand vor seinem Mutterstern vorbei. Dabei reduziert er dessen Leuchtkraft um rund ein halbes Prozent. Mit dieser "Transitmethode" entdeckten Forscher bereis einen Großteil der mehr als 350 bekannten extrasolaren Planeten. Ein erdgroßer Planet verdunkelt seinen Stern jedoch nur für einige Stunden im Jahr um ein Zehntausenstel.

Für Kepler war das Aufspüren von HAT-P-7b lediglich eine Fingerübung. Doch dank der präzisen Messergebnisse aus gerade einmal zehn Tagen Beobachtung wissen Forscher nun wesentlich mehr über den Gasriesen: Wie alle Planeten mit sehr engen Umlaufbahnen besitzt er eine dauerhafte Tagseite, deren Oberflächentemperatur rund 2400 Grad Celsius beträgt. Seine Nachtseite ist dagegen mehr als 800 Grad kälter. Auch konnten die Forscher nun den Teil des Lichts isolieren, der vom Planet selbst ausgesandt wird, und somit Rückschlüsse auf seine Zusammensetzung erlaubt. In der Atmosphäre des Planeten zeigten sich ungewöhnliche chemische Verbindungen wie Titanoxid.

Sichtfeld der Kepler-Mission | Das Weltraumteleskop Kepler soll rund 100 000 Sterne im Bereich des Sternbilds Schwan untersuchen. Das Gesichtsfeld des Satelliten besitzt mit zwölf Grad den 24-fachen Durchmesser des Vollmonds. Die Lichtstärke der Optik reicht aus, um Sterne in bis zu 3000 Lichtjahren Entfernung zu untersuchen. Zumindest für die nächsten dreieinhalb Jahre wird Kepler seine Blickrichtung konstant beibehalten.

Tatsächlich konzentriert sich das Weltraumteleskop jedoch nicht nur auf jeweils einen Stern mit einem Planeten. Sein Detektor mit einem Sichtfeld des 24-fachen Vollmonddurchmessers zeichnet gleichzeitig die Lichtkurven mehrerer zehntausend Sterne im Sternbild Schwan auf. HAT-P-7b war lediglich der erste ausgewertete Kandidat. Während das Teleskop in den kommenden dreieinhalb Jahren seine Blickrichtung beibehält, wird es nach Hoffnung der NASA auch mehrere Dutzend erdgroße Exoplaneten nachweisen, die wie unser Planet innerhalb von einigen Monaten um ihr Zentralgestirn kreisen.

Das Kepler Weltraumteleskop | Die Kepler-Mission der NASA verwendet ein Schmidt-Teleskop mit 95 Zentimeter Öffnung. Das Licht fällt durch eine Korrekturlinse auf den Hauptspiegel mit 1,4 Meter Durchmesser und von diesem auf eine Anordnung aus 42 CCD-Chips. Das Gesichtsfeld besitzt mit zwölf Grad den 24-fachen Durchmesser des Vollmonds.

Das Kepler-Fotometer besteht aus einem Schmidt-Teleskop mit einer Öffnung von 95 Zentimetern und arbeitet im sichtbaren Licht bei Wellenlängen von 400 bis 850 Nanometern. Als Detektor dient eine Anordnung von 42 CCD-Chips, die auf eine besonders hohe Empfindlichkeit für geringe Helligkeitsänderunngen optimiert sind.

Mit dieser Hightech-Ausrüstung wird das Teleskop nicht nur der Suche nach Exoplaneten dienen, sondern erkundet auch die Sterne selbst. Viele Schwankungen in der Helligkeit von Sternen gehen nämlich auf Vorgänge in ihrem Inneren zurück. Daraus lassen sich zum Beispiel Rückschlüsse auf ihren inneren Aufbau ziehen. Außerdem wird Kepler auch auf sehr viele Doppel- und Mehrfachsterne stoßen, die abwechselnd voreinander vorbeiziehen und sich gegenseitig verdecken. Die Mehrzahl der Sterne in unserem Milchstraßensystem sind Komponenten eines Doppel- oder Mehrfachsternsystems.

Ralf Strobel