Auf dem Weg in neue Himmelsgebiete

Die Europäische Weltraumagentur ESA hat am 20. Juni beschlossen, mit dem Bau eines neuen Satelliten zur Entdeckung von extrasolaren Planeten zu beginnen. Die Mission "PLATO" (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) soll zum ersten Mal systematisch nach erdähnlichen Planeten um andere sonnenähnliche Sterne suchen. Unter der Federführung des Instituts für Astrophysik der Universität Wien sind mehrere österreichische Institutionen an diesem Vorhaben beteiligt.

Über 3.600 "extrasolare" Planeten wurden bisher um andere Sterne als die Sonne entdeckt. Viele davon sind verglichen mit unserer Erde sehr exotisch – darunter befinden sich viele dem Jupiter ähnliche Gasriesen, die jedoch sehr enge Bahnen um ihre zentralen Sterne ziehen, andere umlaufen kleine Zwergsterne innerhalb nur weniger Tage. Eine der großen Fragen der gegenwärtigen Planetenwissenschaft, nämlich jene nach der Existenz erdähnlicher Planeten, ist in dieser Hinsicht noch wenig untersucht.

Die neue ESA-Mission PLATO hat zum Ziel, diese Situation fundamental zu verändern. Während gegenwärtige boden- oder weltraumbasierte Observatorien vor allem große Planeten um kleine Sterne finden, widmet sich PLATO insbesondere erdähnlichen Planeten, die ähnliche Sterne wie unsere Sonne umkreisen. Damit verbunden ist die Erwartung, "Geschwister unserer Erde" zu entdecken, auf denen vielleicht flüssiges Wasser vorhanden oder sogar Leben möglich sind.

Die PLATO-Mission wird dies durch 26 parallel geschaltete Kleinteleskope erreichen, welche mit bisher unerreichter Empfindlichkeit ein Achtzehntel des gesamten Himmels auf einmal beobachten kann. Das entspricht einem Durchmesser von fast sechzig Grad oder der elftausendfachen Fläche des Vollmondes am Himmel. PLATO detektiert minimalste "Sternfinsternisse", die ein paar Stunden andauern und dann eintreten, wenn zufällig ein Planet vor der Scheibe seiner "Sonne" vorüberläuft – analog zu einer durch unseren Mond verursachten Sonnenfinsternis. Solche Planetenvorübergänge schwächen das Sternlicht aber nur um ca. den zehntausendstel Teil ab, weshalb hoch spezialisierte Kameras und Teleskope von Nöten sind.

"Wo sind die Geschwister unserer Erde?"
Der neue Satellit sucht Planeten dieser Art, indem er zwei Jahre lang die Helligkeiten hunderttausender Sterne aufnimmt und dabei kleinste Lichtabschwächungen wahrnehmen kann. Mit dieser Methode kann neben dem Durchmesser eines Planeten auch der Abstand vom zentralen Stern sowie mittels feinster Schwingungen des Sternenlichts auch das Alter des Sterns abgeschätzt werden. Ergänzende Beobachtungen von der Erde aus werden es den WissenschafterInnen in Folge auch möglich machen, die Masse des Planeten zu messen und eine Ähnlichkeit zur Erde oder die Verschiedenheit von ihr festzustellen. "Alle Messdaten geben zum ersten Mal Aufschluss darüber, ob unsere Erde eine einsame Ausnahme unter den vielen Milliarden Planeten in unserer Milchstraße ist, oder ob andere, erdähnliche Himmelskörper existieren", so Manuel Güdel vom Institut für Astrophysik der Universität Wien.

Unter Leitung des Instituts für Astrophysik der Universität Wien tragen in Österreich mehrere Institute zu PLATO bei – finanziell unterstützt wird die Mission durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG. Die Gruppe der Universität Wien befasst sich einerseits mit der Entwicklung der wichtigen Flugsoftware an Bord des Satelliten: Diese ist durch den ununterbrochenen, immensen Datenstrom von den 26 gleichzeitig beobachtenden Teleskopen besonders herausfordernd und benötigt hoch spezialisierte Hardware, die das Institut für Weltraumforschung der Akademie der Wissenschaften in Graz zur Verfügung stellt.

Das Institut für Astrophysik der Universität Wien beteiligt sich ebenfalls wesentlich an der Vorbereitung des Wissenschaftsprogramms des Satelliten und hat zusammen mit dem IWF Graz die internationale Führung beim zentralen Thema der "habitablen Bedingungen auf PLATO-Planeten" inne. Dabei geht es um die Erforschung von Umwelteinflüssen, die die entdeckten Planeten eventuell als bewohnbar ausweisen werden.