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Extrasolare Planeten: ESA-Mission Plato – Europa auf der Suche nach dem Zwilling der Erde

Mission Plato – Auf der Suche nach den Zwillingen der Erde

Auf die Suche nach erdähnlichen und potenziell lebensfreundlichen Planeten, die um andere Sterne als die Sonne kreisen, soll sich die Mission Plato der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA machen. Platos Start ist für das Jahr 2024 vorgesehen. Er soll rund eine Million heller Sterne nach Erdzwillingen scannen. Den Beschluss fällte am Abend des 19. Februar 2014 der ESA-Ausschuss für das Wissenschaftliche Programm.

Mission Plato – Auf der Suche nach den Zwillingen der Erde
ESA-Mission PLATO: Auf der Suche nach erdähnlichen Planeten | Mit 26 kleinen Teleskopen (auf dieser Grafik sind noch 34 Teleskope zu sehen) soll die Mission PLATO rund die Hälfte des Himmels nach erdähnlichen Planeten absuchen. Dafür wird PLATO mindestens sechs Jahre lang rund eine Million heller Sterne am Himmel beobachten. Die Instrumente halten dabei Ausschau nach kleinen periodischen Helligkeitsschwankungen dieser Sterne, die durch Vorübergänge von Planeten vor ihren Scheiben erzeugt werden.

An der Mission Plato ist Deutschland intensiv beteiligt: Das "Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)" leitet das internationale Konsortium für die Entwicklung der wissenschaftlichen Instrumente. Am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen wird das Datenzentrum entstehen, in dem die von Plato eintreffenden Messdaten archiviert und ausgewertet werden.

Das Hauptziel der Mission Plato ist die Suche nach Planeten um ferne Sterne, die in ihren Eigenschaften unserer Erde sehr ähnlich sind. Diese Erdzwillinge sollen also unserem Planeten im Hinblick auf die Masse, die Größe und das Alter zum Verwechseln ähnlich sein. Besonders wichtig ist es, dass diese extrasolaren Planeten ihre Sterne in der lebensfreundlichen oder habitablen Zone umrunden. In diesem Bereich fällt so viel Licht auf einen oder mehrere Planeten, dass auf ihnen bei Vorhandensein einer Atmosphäre über lange Zeiträume hinweg flüssiges Wasser existieren kann. Die Sterne dürfen also weder zu heiß noch zu kalt sein, damit das Wasser weder verdampft noch einfriert. Besonders interessieren sich die Astronomen für solche Sterne, die unserer Sonne hinsichtlich Temperatur und Leuchtkraft ähneln, also Sonnenzwillinge sind.

Satellitenobservatorium Plato

PLATO ist eine Abkürzung und steht für "PLAnetare Transite und Oszillationen von Sternen". Er ist damit quasi Nachfolger des höchst erfolgreichen Weltraumteleskop Kepler, mit dem mehrere tausend Exoplaneten und -kandidaten entdeckt wurden. Die Mission Plato soll im Jahr 2024 vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana gestartet werden. Sein Einsatzort ist der Lagrange-Punkt L2. Dieser befindet sich von der Sonne aus gesehen rund anderthalb Millionen Kilometer hinter der Erde. Dort existiert ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den Anziehungskräften von Sonne und Erde, so dass ein dort stationierter Satellit ohne große Schubmanöver gemeinsam mit der Erde die Sonne umrunden kann.

Plato verwendet 34 einzelne Teleskope, die im Verbund rund die Hälfte des gesamten Himmels abtasten. Die Mission ist für eine Mindestdauer von sechs Jahren geplant. Jedes der 34 Teleskope von Plato hat eine Öffnung von zwölf Zentimetern und deckt ein Sichtfeld von 1100 Quadratgrad ab. Ein Quadratgrad überdeckt am Himmel einen Raumwinkel von 1° x 1°. In ein solches Feld könnte man den Vollmond mit seinem Durchmesser von einem halben Grad insgesamt viel mal einpassen, wobei an den Rändern noch Lücken blieben.

Alle Optiken verfügen über eigene Lichtsensoren. 32 der Teleskope sind in Gruppen von je acht auf einer Plattform des Satelliten montiert. Jede Gruppe ist um 9,2 Grad gegenüber der Hauptachse von Plato gekippt, um zusammen einen möglichst großen Bereich des Himmels gleichzeitig abdecken zu können. Der resultierende beobachtete Gesamtbereich beträgt 2250 Quadratgrad. Die Teleskope sollen Sterne beobachten, die Helligkeiten zwischen 8 und 11 mag aufweisen. Sterne mit diesen Helligkeiten lassen sich problemlos auch in Amateurfernrohren sichten. Zwei weitere Teleskope dienen dazu, helle Sterne mit Helligkeiten zwischen 4 und 8 mag zu untersuchen.

Helligkeitsschwankungen verraten Planeten

Ähnlich wie das Weltraumteleskop Kepler der US-Raumfahrtbehörde NASA sucht die Mission Plato nach Helligkeitsschwankungen von Sternen, die auf einen Vorübergang (Transit) eines extrasolaren Planeten hinweisen. Dies ist dann der Fall, wenn die Bahn des Planeten bei einem fernen Stern zufällig so orientiert ist, dass von uns aus gesehen der Planet bei jedem Umlauf vor der Scheibe seines Zentralgestirns durchzieht. Dabei wird das Licht dieses Sterns regelmäßig für wenige Minuten bis Stunden geringfügig abgeschwächt.

Da die Mission Plato die Helligkeiten von rund einer Million Sterne über längere Zeiträume hinweg messen soll, erhalten die Astronomen auch Informationen über das Verhalten der betreffenden fernen Sonnen. Daraus lässt sich ersehen, ob diese beispielsweise durch interne Gründe in ihrer Helligkeit schwanken, zum Beispiel inden sie oszillieren. Auch interessiert die Forscher, ob die Sterne zu größeren Ausbrüchen neigen. Aus der Vielzahl der Informationen können die Wissenschaftler dann mit hoher Genauigkeit Rückschlüsse auf die Eigenschaften der beobachteten Sterne ziehen.

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  • Quellen
ESA und DLR, 19. Februar 2014

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