„TESS“ wird nach Lebenszeichen auf fremden Welten suchen

Der Transiting Exoplanet Survey Satellite „TESS“ soll die uns am nächsten gelegenen Sterne nach Planeten in der habitablen Zone absuchen.Mittwoch, 18. April 2018

Eine Illustration zeigt den Transiting Exoplanet Survey Satellite „TESS“, der den Himmel absuchen wird, um im Orbit nahegelegener Sterne Planeten zu finden.
Eine Illustration zeigt den Transiting Exoplanet Survey Satellite „TESS“, der den Himmel absuchen wird, um im Orbit nahegelegener Sterne Planeten zu finden.
bild Illustration by NASA, GSFC

Eigentlich sollte der neuste Planetenjäger der NASA schon am 16. April auf einer Falcon-9-Rakete von SpaceX in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht werden. Allerdings wurde der Start zugunsten weiterer Analysen verschoben, wie die NASA auf Twitter mitteilte.

Sobald sich der Transiting Exoplanet Survey Satellite – oder kurz: TESS – im Orbit befindet, wird er damit beginnen, die hellsten und uns am nächsten gelegenen Sterne nach Planeten abzusuchen, die potenziell Leben beherbergen könnten.

„Ein paar Monate nach dem Start von TESS werden wir auf die ersten dieser bekannten Sterne zeigen können, die Planeten haben, welche dem unseren ähneln könnten“, sagt Lisa Kaltenegger von der Universität Cornell.

Die Planetenjagd ist für die NASA kein Neuland: Seit 2009 ist das Weltraumteleskop Kepler auf der Suche nach extrasolaren Planeten in unserem Kosmos und stöbert die fremden Welten vor dem Licht entfernter Sterne auf. Im Laufe seiner Mission hat Kepler mehr als 2.600 solcher Entdeckungen gemacht, unter denen sich auch ein paar Gesteinsplaneten befinden könnten, die unserer Erde ähnlich sind.

TESS würde aber nicht genau dasselbe wie Kepler tun, erklärt die Missionswissenschaftlerin Elisa Quintana vom Goddard Space Flight Center der NASA.

Warum brauchen wir ein zweites Teleskop, das nach fremden Welten sucht?

Nach neun Jahren im Orbit geht Kepler so langsam der Treibstoff aus. Wahrscheinlich wird das Teleskop in den nächsten Monaten seinen Betrieb einstellen müssen. Auf dieses unvermeidliche Ereignis haben sich die Wissenschaftler zwar vorbereitet, aber das macht es nicht unbedingt leichter. Niemand freut sich darauf, den erfolgreichsten Planetenjäger der Geschichte zu verlieren, dessen Mission offenbart hat, dass es im Weltall mehr Planeten als Sterne gibt.

Aber selbst, wenn Kepler noch länger zu leben hätte, sähen zwei Augen mehr als eines. Außerdem sucht TESS nach ganz bestimmten Planeten, anstatt einfach alle Welten zu verzeichnen, die es da draußen so gibt.

„Am meisten bin ich auf die zahlreichen Planeten zwischen Erd- und Neptungröße gespannt, die TESS finden wird“, sagt Quintana. „Diese Art von Planeten ist am häufigsten und wir wissen nur sehr wenig über sie, weil es in unserem Sonnensystem keinen davon gibt.“

 

Wie wird TESS die Planeten finden?

Genau wie Kepler wird TESS nach Planeten Ausschau halten, die aus unserer Perspektive betrachtet genau vor ihrem Stern vorbeiziehen und so dessen Licht leicht abdunkeln. Diese verräterischen Schwankungen weisen nicht nur auf die Existenz eines Planeten hin, sondern lassen auch darauf schließen, wie groß der Planet ist und wie lange er für eine Umrundung seines Sterns benötigt.

Im Gegensatz zu Kepler, das den Großteil seiner Mission über ein und denselben Teil des Nachthimmels observiert hat, wird sich TESS fast überall umsehen. Auf seiner Umlaufbahn um die Erde wird das Weltraumteleskop mithilfe seiner vier Kameras ganze 85 Prozent des Himmels absuchen und sich dabei jeweils für maximal 27 Tage auf bestimmte Sterne konzentrieren. Im ersten Jahr wird es den südlichen Himmel beobachten und im darauffolgenden dann den nördlichen kartieren.

„Bevor wir wussten, wie viele faszinierende und unterschiedliche Planeten es da draußen gibt, war es zu riskant, den Himmel abzusuchen und jeden Stern nur für eine kurze Zeit zu betrachten“, sagt Kaltenegger. „Aber jetzt, da Kepler uns gezeigt hat, wie viele Planeten es da draußen gibt und wie viele davon wie unser eigener sein könnten, macht das Absuchen des Himmels durchaus Sinn.“

Der Planet mit der Bezeichnung Kepler-20f benötigt für eine Umrundung seines Sterns 20 Tage und hat eine Oberflächentemperatur von etwa 426 °C. Damit ist er zu heiß, um Leben, wie wir es kennen, zu beherbergen.
Der Planet mit der Bezeichnung Kepler-20f benötigt für eine Umrundung seines Sterns 20 Tage und hat eine Oberflächentemperatur von etwa 426 °C. Damit ist er zu heiß, um Leben, wie wir es kennen, zu beherbergen.
bild Illustration by NASA, Ames, JPL-Caltech

Warum interessieren uns vor allem diese Planeten?

Die Suche nach Leben jenseits der Erde ist naturgemäß von dem geprägt, was wir wissen. Denn Leben, wir es nicht kennen, könnte sich überall befinden – und vermutlich wäre es ihm egal, dass es unsere Vorstellungskraft übersteigt. Um die Suche zu fokussieren, fangen Astronomen also bei dem an, was wir kennen – und wir wissen, dass sich Leben mindestens einmal auf einem warmen Gesteinsplaneten entwickelt hat, der einen relativ stabilen Stern umkreist.

Allerdings sind viele der Sterne, die TESS unter die Lupe nehmen wird, kleiner und lichtschwächer als unsere Sonne: die kühlen Roten Zwerge, die in der Milchstraße am häufigsten vorkommen. Für die richtige Oberflächentemperatur, die flüssiges Wasser ermöglicht, müssen Planeten diese Sterne in relativ geringem Abstand umkreisen – nah genug, damit Wissenschaftler sie im Laufe eines Monats entdecken könnten.

Zudem werden die von TESS entdeckten Welten auch günstiger für Beobachtungen gelegen sein, die offenbaren könnten, ob sich in den Wolken, auf der Oberfläche oder unter dem Meer der Planeten Stoffwechselprozesse abspielen.

Warum kann man auf den TESS-Planeten einfacher nach Lebenszeichen suchen?

TESS wird die hellsten und uns am nächsten gelegenen Sterne in seinem Sichtfeld untersuchen – also die, die man mit bloßem Auge am Nachthimmel sehen kann plus ein paar Hunderttausend weitere. Die so entdeckten Planeten eignen sich hervorragend für Folgeuntersuchungen: Sie sind sowohl relativ nah (innerhalb von etwa 300 Lichtjahren Entfernung zur Erde) und ihre Sterne sind hell genug, um eine eventuelle Atmosphäre der Planeten erkennen zu lassen.

Die meisten von Kepler entdeckten Planeten sind zu weit weg und ihre Sterne sind zu schwach, um solcherlei Beobachtungen zu ermöglichen.

Wie genau funktioniert das?

Wenn die Planeten an dem Antlitz ihrer Sterne vorbeiziehen, wird die stellare Hintergrundbeleuchtung durch eine potenziell vorhandene Atmosphäre scheinen und Hinweise auf ihre Zusammensetzung und Ausdehnung geben. Allerdings benötigt man ein extrem leistungsstarkes Teleskop, um solche Daten über kosmische Distanzen hinweg zu sammeln.

Sofern das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) nach vielen Verzögerungen 2020 endlich den Betrieb aufnehmen kann, wird es eine führende Rolle bei der Untersuchung ferner Atmosphären und von TESS gefundener Planeten spielen. In der Zwischenzeit werden andere Teleskope zur Bestimmung der Masse der TESS-Planeten herangezogen, was Astronomen dabei helfen wird, ihre Dichte und Zusammensetzung zu errechnen.

Bis zur Inbetriebnahme des JWST könnten auch das Hubble- und das Spitzer-Weltraumteleskop in die Atmosphärenstudien einbezogen werden, sagt Quintana.

„Die Verzögerungen beim Webb sind bedauerlich“, sagt sie. „Allerdings bedeutet das auch, dass TESS Zeit haben wird, seine Hauptmission abzuschließen und von beiden Hemisphären aus einen Planetenkatalog zu erstellen.“

 

Nadia Drake auf Twitter folgen.

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