Die Suche nach bewohnbaren Planeten in den unendlichen Weiten des Alls
Das durch Mittel vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) finanzierte Projekt WAVELENGTH STANDARDS ermöglichte Professor Ansgar Reiners von der Georg-August-Universität Göttingen in Deutschland die Durchführung hochpräziser Experimente mit lokalen und internationalen Teleskopen sowie die kombinierte Anwendung modernster Verfahren der Frequenzkalibrierung (mit sogenannten Laserfrequenzkämmen). Vor seinem Abschluss im Dezember 2016 trug das Projekt zu einigen spektakulären Entdeckungen wie etwa der von Proxima B bei, unserem nächstgelegenen Exoplaneten in etwa 4,2 Lichtjahren Entfernung, der eine Sonne innerhalb der sogenannten habitablen Zone umkreist. Sorgfältige Kalibrierung ist alles Um „bewohnbare“ Planeten außerhalb unseres Sonnensystems aufzuspüren, sind extrem empfindliche Geräte erforderlich. Es müssen winzige, regelmäßige Änderungen im Licht der Sterne erkannt werden, die anzeigen, dass der Stern von einem Planeten umkreist wird. „Ein kleiner erdähnlicher Planet kann in Form einer Wellenlängenveränderung im Licht eines Stern nachgewiesen werden. Das heißt, dass der Stern ganz leicht die Farbe wechselt“, erklärt Reiners. „Deshalb müssen wir neue Wellenlängenstandards entwickeln, anhand von denen wir feststellen können, aus welchen speziellen Wellenlängen sich das Sternenlicht zu einem festgelegten Zeitpunkt zusammensetzt. Und genau hier soll unser Projekt eine Menge bewirken. Unsere Gruppe ist nun eine von den wenigen weltweit, die Kalibrierungsstrategien und -anlagen für Radialgeschwindigkeitsspektrometer der nächsten Generation bereitstellen können.“ Die letzten Projektmonate gestalteten sich äußerst spannend, da einige weitere Exoplaneten-Transits in der Nähe entdeckt wurden. Noch wichtiger ist, dass das Projekt eine ausgezeichnete Plattform geschaffen hat, von der aus die weitere Weltraumforschung betrieben werden kann. Neues Zeitalter der Entdeckungen „Ein Projektaspekt, auf den ich sehr stolz bin, war der Betrieb des ersten hochstabilen Nahinfrarotspektrografen (NIRS), der bei der Suche nach Exoplaneten eingesetzt wurde“, sagt Reiners. Zur Suche nach erdähnlichen Planeten baute das Projekt CARMENES zwei Spektrografen, d. h. Instrumente zur Messung von Wellenlängen. Das Team um Reiners war für Kalibrierung, Datenreduktion und Analyse zuständig. „Wir verbringen gegenwärtig eine enorme Menge Teleskopzeit mit der Suche nach extrasolaren Planeten“, so Reiners. „Wir sammeln sehr viele spannende Daten, und wir bahnen einen neuen Weg zu einem tieferen Verständnis von Exoplaneten, die massearme Sterne umkreisen.“ Das Projekt WAVELENGTH STANDARDS hat außerdem eine detaillierte Untersuchung von Geschwindigkeitsfeldern des sich bewegenden Plasmas auf der Sonnenoberfläche vereinfacht. „Zu diesem Zweck kombinieren wir mehrere Anlagen in unserem Institut, und wir sind in der Tat von unserer Arbeit innerhalb von WAVELENGTH STANDARDS motiviert worden“, berichtet Reiners. „Unser Ziel besteht darin, einzigartige Daten zu sammeln, die dabei uns helfen werden, die Sonne zu verstehen, und die außerdem unsere Methoden bei der Suche nach Planeten nahe anderen Sternen weiter verbessern werden.“ Im Rahmen von WAVELENGTH STANDARDS waren Reiners und seine Gruppe auch für die Kalibrierung des Projekts CRIRES+ am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (European Southern Observatory, ESO) verantwortlich. Das VLT, das momentan nachgerüstet wird, ist der empfindlichste hochauflösende Infrarotspektrograf seiner Art, der nach molekularen Signaturen in den Atmosphären von extrasolaren Planeten suchen kann. Das Team wird zudem mit der Kalibrierung des geplanten hochauflösenden Spektrografen für das Flaggschiffprojekt der ESO, des E-ELT (European Extremely Large Telescope) mit einem Durchmesser von 39 m betraut sein, das voraussichtlich Mitte der 2020er fertiggestellt sein wird. „Dieses Instrument wird detaillierte Untersuchungen von Exoplaneten und vielen weiteren wissenschaftlichen Fällen einschließlich der grundlegenden Physik und des Verständnisses extrem lichtschwacher Himmelskörper ermöglichen“, sagt Reiners. Durch sorgfältige Kalibrierung von modernster Ausrüstung und die Kooperation mit Astronomen besteht das wichtigste Vermächtnis des Projekts WAVELENGTH STANDARDS darin, dass es sicherstellen wird, dass die europäische Exoplanetenforschung auch in Zukunft innovativ bleibt.
Schlüsselbegriffe
WAVELENGTH STANDARDS, außerirdisch, extraterrestrisch, Proxima B, Exoplaneten, Sterne, ERC, CARMENES, VLT, ELT