Auf der Suche nach neuen Welten

"Die Erforschung von Planeten um andere Sterne, sogenannter extrasolarer Planeten oder Exo-planeten, ist eine der faszinierendsten wissenschaftlichen Aufgaben des 21. Jahrhunderts", erklärt Manuel Güdel vom Institut für Astrophysik. "Dabei interessieren uns vor allem Planeten, die unter Umständen lebensfreundliche – sogenannte habitable – Oberflächen aufweisen könnten."

Die Europäische Raumfahrtagentur ESA hat nun grünes Licht für zwei neuartige Weltraummissionen gegeben: "Sie werden die Entdeckung und Charakterisierung von Exoplaneten revolutionieren", freut sich Güdel. Die PLATO-Mission mit ihrem Großteleskop dient zum Nachweis tausender neuer Exoplaneten und die kleinere CHEOPS-Mission hat detaillierte Studien von Planeten zum Ziel. An beiden Missionen beteiligen sich Forscher des Instituts für Astrophysik der Universität Wien: "Wir sind sowohl an der Entwicklung von Flugsoftware als auch an der Vorbereitung der wissenschaftlichen Analyse und der späteren Interpretation der neuartigen Daten beteiligt", so Güdel.

PLATO – Die Exoplaneten-Entdeckungs- und Vermessungsmaschine

Bisher gibt es noch keinen definitiven Nachweis, dass es einen Planeten in der sogenannten habitablen Zone um einen anderen Stern gibt. PLATO wird nach dem geplanten Start 2024 ein Pionier für die Entdeckung und Vermessung unzähliger solcher Planeten sein. "Er wird kleinste Lichtvariationen von einer Million Sternen hochpräzis messen", so der Astrophysiker der Universität Wien. Durch die Messungen von kleinsten Schwingungen im Stern selber können die Forscher auch gleich noch das Alter der Planetensysteme mitbestimmen.

Obwohl bisher bereits über tausend Exoplaneten nachgewiesen wurden, handelt es sich bei vielen um sehr spezielle Systeme, die relativ leicht auffindbar sind. PLATO wird erstmals eindeutig nachweisen, ob Planeten wie unsere Erde in der Galaxie weit verbreitet sind. Die Mission wird daher mithelfen, ihre Eigenschaften genauer zu verstehen. Das verantwortliche Konsortium steht unter der Leitung von Heike Rauer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin. In Wien beteiligt sich ein Team um Manuel Güdel, Franz Kerschbaum und Roland Ottensamer am Institut für Astrophysik durch Beiträge am Bordrechner, dem Datenzentrum und zu Vorbereitungsarbeiten für die wissenschaftliche Analyse und Interpretation.

CHEOPS – Minutiöse Nachvermessung von Exoplaneten

Die CHEOPS-Mission leitet Willy Benz an der Universität Bern. Sie wird sich eine Auswahl von bereits entdeckten Exoplaneten vornehmen und durch ultragenaue Messung der Lichtabschwächung den Durchmesser des Planeten bestimmen. "Daraus lassen sich mit Hilfe von Modellrechnungen und der schon vorher gemessenen Planetenmasse Aussagen über den Aufbau des Planeten machen. Etwa darüber, ob es sich um einen Gasplaneten, einen felsigen Planeten oder einen exotischen Planeten, der überwiegend aus Wasser bestehen könnte, handelt", erklärt Güdel. "Auch hier ist unsere Forschungsgruppe wesentlich beteiligt." Diese Arbeiten werden zusammen mit dem Institut für Weltraumforschung IWF der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz durchgeführt.

Europa führend in der Weltraumerkundung von Exoplaneten

Mit der Wahl von PLATO und der Bestätigung von CHEOPS übernimmt Europa die Führungsrolle in der weltraumgestützten Erforschung von Exoplaneten. Beide Missionen werden in Zusammenarbeit vieler europäischer Institute und mit Hilfe hunderter WissenschafterInnen entwickelt und gebaut. "Die Messungen von PLATO und CHEOPS werden die Basis für Nachfolgebeobachtungen durch das in Planung befindliche Extremely Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO sowie durch das bald komplettierte James Webb Space Telescope der NASA und ESA bilden", erklärt Güdel. An diesen Observationen sind die Astrophysiker der Universität Wien ebenfalls beteiligt. Damit werden wir in Zukunft auch die Atmosphären dieser neuen Welten erkunden und damit eindeutig feststellen, ob auch alle notwendigen Voraussetzungen für Leben erfüllt sind.

Exoplanetenforschung an der Universität Wien

"Für unser Institut stellt die Wahl der beiden Exoplaneten-Missionen einen besonderen Glücksfall und eine enorme Stütze für die zukünftige Entwicklung von Wissenschaft und Technologie dar", so Güdel. Erst vor kurzem hat seine Forschungsgruppe in Zusammenarbeit mit dem IWF ein nationales Großprojekt zur Beobachtung und Modellierung habitabler Planetensysteme aufzubauen begonnen. "Die beiden neuen Missionen passen hervorragend in unser Konzept und ergänzen unsere theoretischen Rechnungen ideal", freut sich der Astrophysiker. "Unsere Instrumentierungsgruppe profitiert ebenso von diesen neuen Herausforderungen und kann so ihre in den letzten eineinhalb Jahrzehnten aufgebaute Expertise am Sektor der on-board Datenverarbeitung festigen und weiter ausbauen", ergänzt Franz Kerschbaum. (red)