Hast du schon einmal in den Nachthimmel geblickt und dich gefragt … gibt es da draußen eine andere Welt wie die unsere? Einen Planeten mit Ozeanen, Himmel, vielleicht sogar etwas, das unter fremden Wolken atmet?
Diese Frage steht im Mittelpunkt der ESA-Mission „PLAnetary Transits and Oscillations of stars“, kurz Plato. Ihr Ziel ist es, einer Frage nachzugehen, die überraschend einfach zu stellen, aber unglaublich schwer zu beantworten ist: Gibt es eine zweite Erde im Universum?
Was macht einen “erdähnlichen” Planeten aus?
Bevor wir uns auf die Suche nach einer zweiten Erde machen können, müssen wir wissen, wonach wir eigentlich suchen. Es gibt viele Planeten jenseits unseres Sonnensystems, aber die meisten davon sind Orte, die man nicht unbedingt besuchen möchte. Glühend heiße Gasriesen, gefrorene Felsen, die weit entfernt von ihren Sternen umhertreiben – keine guten Urlaubsziele! Die Erde ist anders, und einer der Gründe dafür ist die Lage ihrer Umlaufbahn um die Sonne.
Astronomen bezeichnen den Bereich, in dem die Erde um die Sonne kreist, als bewohnbare Zone, manchmal auch als „Goldilocks-Zone“ bezeichnet, weil dort alles genau richtig sein muss. Nicht zu heiß, nicht zu kalt, sondern gerade warm genug, damit flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten existieren kann. Die meisten Planeten dort draußen in den Weiten des Weltraums befinden sich nicht in der Goldilocks-Zone ihrer Sterne.
Doch die Lage allein reicht nicht aus. Um wirklich erdähnlich zu sein, benötigt ein Planet unter anderem auch eine felsige Oberfläche, eine ähnliche Größe und Masse wie die Erde sowie einen stabilen Stern, den er umkreist. Plato wurde entwickelt, um Planeten zu finden, die all diese Kriterien erfüllen, insbesondere solche, die Sterne umkreisen, die unserer Sonne ähnlich sind.
Das ist Plato: der vieläugige Weltraumbeobachter
Plato ist kein typisches Teleskop. Zunächst einmal befindet es sich im Weltraum, was bedeutet, dass es scharfe Bilder liefern kann, die nicht durch die Erdatmosphäre unscharf werden.
Und dann sind da noch die Kameras: Anstelle einer einzigen verfügt Plato über 26, die alle perfekt aufeinander abgestimmt arbeiten. Das bedeutet, dass Plato über einen Zeitraum von mindestens zwei Jahren Hunderttausende von Sternen beobachten kann, was die Erfolgschancen maximiert.
Aber wie findet Platon eigentlich Planeten? Es gibt einige Methoden zur Suche nach Planeten, doch Platons Hauptmethode ist die Suche nach Transiten.
Stell dir vor, du beobachtest einen fernen Stern. Er leuchtet beständig, wie eine kosmische Laterne. Stelle dir nun vor, ein Planet zieht vor ihm vorbei. Für einen kurzen Moment verdeckt der Planet einen winzigen Teil des Lichts, und der Stern wird ein kleines bisschen dunkler.
Plato achtet auf diese winzigen Einbrüche in der Helligkeit des Sterns. Wenn das Nachlassen regelmäßig auftritt, ist das ein starker Hinweis darauf, dass ein Planet den Stern umkreist. Dies ist jedoch eine enorme Herausforderung, da die Helligkeitsänderung weit unter 1 % liegen kann und mehrmals beobachtet werden muss, um zu bestätigen, dass sie durch einen Planeten verursacht wird.
Mehr als nur Entdeckung: Welten abwägen und verstehen
Einen Planeten zu finden, ist nur der erste Schritt. Plato ist darauf ausgelegt, noch weiter zu gehen und Wissenschaftlern dabei zu helfen, zu verstehen, wie diese fernen Welten beschaffen sind. Plato findet Planeten, indem es mit seinen Kameras misst, um wie viel das Licht eines Sterns schwächer wird, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht. Daraus können Wissenschaftler die Größe des Planeten ableiten. Indem sie beobachten, wie oft diese Verdunkelung auftritt, können sie auch herausfinden, wie lange der Planet für einen Umlauf um seinen Stern benötigt.
Mit Hilfe anderer Instrumente können Wissenschaftler zudem die Masse, den Radius und die Dichte eines Planeten bestimmen. Plato konzentriert sich auf helle Sterne, da dies die Bestimmung der Massen kleiner Planeten ermöglicht – etwas, das für frühere Weltraummissionen zur Erforschung von Exoplaneten schwierig war.
Plato nutzt seine 26 Kameras, um viele helle Sterne gleichzeitig zu beobachten, und kann einen sehr großen Teil des Himmels erfassen – etwa so groß wie 10.000 Vollmonde. Dieser weite Blick ermöglicht es dem Weltraumteleskop, eine riesige Menge an Informationen auf einmal zu sammeln.
Mit Hilfe anderer Teleskope auf der Erde können Wissenschaftler dann die Masse, Größe und Dichte eines Planeten berechnen, was ihnen Aufschluss darüber gibt, woraus der Planet besteht.
Planeten mit geringer Dichte bestehen wahrscheinlich aus Gas, wie Jupiter in unserem eigenen Sonnensystem. Die Entdeckung eines Planeten mit hoher Dichte ist besonders spannend, da dieser wahrscheinlich aus Gestein besteht, was eine der Voraussetzungen dafür ist, dass er der Erde ähnelt.
Die geheime Musik der Sterne
Plato begnügt sich nicht damit, nur Planeten zu untersuchen, sondern kann auch die Sterne selbst analysieren! Mithilfe einer Technik namens Asteroseismologie können Wissenschaftler winzige Schwankungen in der Helligkeit eines Sterns erkennen, die durch interne Schwingungen verursacht werden. In gewisser Weise haben Sterne ihre eigene subtile „Musik“.
Durch die Analyse dieser Schwingungen, also Bewegungen, die rhytmisch hin und her gehen, können Wissenschaftler die Masse, Größe und das Alter eines Sterns mit bemerkenswerter Präzision bestimmen. Dies ist entscheidend, da die Eigenschaften eines Planeten eng mit denen seines Sterns verbunden sind. Ohne den Stern zu verstehen, ist es unmöglich, den Planeten vollständig zu begreifen.
Eine Geschichte von Ursprüngen und Entwicklung
Planeten entstehen nicht fertig geformt. Sie wachsen aus Staub und Gas, das um junge Sterne wirbelt, und entwickeln sich über Millionen von Jahren langsam weiter zu Welten. Das Verständnis dieses Prozesses hilft uns zu verstehen, wie selten oder wie häufig erdähnliche Planeten vorkommen könnten.
Während Plato’s Hauptaugenmerk auf der Suche nach erdähnlichen Planeten liegt, wird erwartet, dass er bei der Beobachtung des Himmels neue Planetensysteme mit Tausenden von Exoplaneten aller Größen, Exomonden (Monde, die andere Planeten umkreisen) und sogar Exoringe (ähnlich den Saturnringen, aber um ferne Welten) entdecken wird. Jede Entdeckung fügt ein weiteres Puzzleteil hinzu, um zu verstehen, wie sich Planetensysteme bilden, sich im Laufe der Zeit verändern und warum manche bewohnbar werden.
Die große Frage
Nach all den Kameras, Berechnungen und sorgfältigen Beobachtungen kehrt alles zu dieser ursprünglichen Frage zurück: Gibt es eine zweite Erde im Universum? Oder ist unser Planet wirklich einzigartig?
Plato wird diese Frage nicht über Nacht beantworten, aber es wird uns auf den Weg bringen, indem es uns etwas gibt, was wir noch nie zuvor hatten: eine detaillierte, zuverlässige Karte von Exoplaneten und ihren Eigenschaften.
Irgendwo auf dieser Karte könnte sich eine kleine, felsige Welt befinden, die ihren Stern still an genau der richtigen Stelle umkreist und nur darauf wartet, entdeckt zu werden.
