Exoplaneten mit neuen Instrumenten genauer betrachten
Wir wissen heute, dass es Exoplaneten gibt. In der Tat sind bereits Tausende entdeckt worden. Jedoch wissen wir darüber hinaus noch nicht viel über diese geheimnisvollen Planeten außerhalb unseres eigenen Sonnensystems. „Exoplaneten-Pionierforschung bedeutet heute, deren Atmosphären eindeutig zu charakterisieren“, erklärt Jeremy Leconte, Astrophysiker am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung. „Nur so werden wir die wilde, unerwartete Vielfalt der von uns gefundenen Exoplaneten enträtseln können.“ Forschung dieser Art wird sehr viel einfacher werden, wenn erst das James-Webb-Weltraumteleskop auf Sendung geht und die Ariel-Mission der Europäischen Weltraumorganisation gestartet wird. „Diese fortgeschrittenen Technologien werden uns einen völlig neuen Zugang zu den Atmosphären der Exoplaneten verschaffen“, fügt Leconte hinzu. „Zur Analyse und Interpretation der von ihnen gelieferten hochpräzisen Beobachtungen müssen jedoch zunächst Instrumente und Lösungen der nächsten Generation entwickelt werden.“ Die Arbeit an diesen Lösungen unterstützt das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt WHIPLASH.
Die Exoplanetenlücke füllen
Die meisten Beobachtungen, die der Aufklärung der Atmosphären dienen, werden gegenwärtig mit kugelsymmetrischen, stationären, eindimensionalen Modellen ausgewertet. Das Problem dabei ist, dass diese Modelle nicht in der Lage sind, die anisotropen Atmosphären vieler Transitexoplaneten genau darzustellen. Das bedeutet, dass sie für die Analyse der hochpräzisen Beobachtungen, welche das James-Webb-Weltraumteleskop und die Ariel-Mission liefern werden, nur von begrenztem Nutzen sind. Zum Schließen dieser Lücke gestaltet das Projekt WHIPLASH ein neues Rahmenwerk, das die Physik und die Zusammensetzung von Exoplanetenatmosphären eingrenzen kann. „Auf diese Weise können wir die bei der Analyse und Interpretation von Exoplanetenbeobachtungen bestehenden Einschränkungen überwinden“, erklärt Leconte, der das Projekt koordiniert. Dieses neue Rahmenwerk basiert auf einem innovativen 3D-Simulator für Planetenatmosphären. Der Simulator kann durch Einbindung eines globalen Klimamodells mit einem dreidimensionalen Strahlungsübertragungscode Beobachtungsdaten interpretieren und analysieren, wodurch die Forschenden zu einem besseren Verständnis der Bedingungen gelangen, die gelten müssen, damit Wasser auf terrestrischen Exoplaneten in flüssiger Form vorliegt. Das Rahmenwerk steht der Forschungsgemeinschaft in Form von quelloffener Software zur Verfügung.
Die Grundlagen schaffen
Dieses Rahmenwerk bildet die Basis für die Erforschung des Systems Trappist-1. Genanntes Exoplanetensystem besteht aus sieben erdgroßen Planeten. Da es unserem eigenen Sonnensystem relativ nahekommt und es sich rund um einen kühlen, nahen Stern bewegt, ist es ideal für die Charakterisierung der Atmosphäre gemäßigter erdähnlicher Planeten geeignet. „Dieses System, an dessen Entdeckung unser Forschungsteam beteiligt war, verwandelt sich gerade in eine Art Rosettastein der Exoplanetenforschung“, berichtet Leconte. „Dank der im Rahmen des Projekts WHIPLASH geleisteten Arbeit werden wir die Exoplanetenforschung auf einem völlig neuen Niveau betreiben können, sobald uns das James-Webb-Weltraumteleskop und die Ariel-Mission ihre Beobachtungen schicken.“
Schlüsselbegriffe
WHIPLASH, Exoplaneten, James-Webb-Weltraumteleskop, Ariel-Raumfahrtmission, Planeten, Sonnensystem, Europäische Weltraumorganisation, Beobachtungsdaten