Auf Wiedersehen, Kepler, Hallo TESS: Den Stab bei der Suche nach entfernten Planeten ├╝bergeben

Dieser Artikel wurde ursprünglich in The Conversation veröffentlicht. Die Veröffentlichung trug den Artikel zu ProfoundSpace.org Expert Voices: Op-Ed & Insights bei.

Seit Jahrhunderten haben sich Menschen über die Möglichkeit anderer Erden um ferne Sterne geäußert. Vielleicht würden einige dieser fremden Welten seltsame Lebensformen beherbergen oder einzigartige und aussagekräftige Geschichten oder Zukünfte haben. Aber erst im Jahr 1995 entdeckten Astronomen die ersten Planeten, die sonnenähnliche Sterne außerhalb unseres Sonnensystems umkreisten.

Insbesondere im letzten Jahrzehnt wuchs die Anzahl der Planeten, von denen bekannt ist, dass sie ferne Sterne umkreisen, von unter 100 auf weit über 2000, wobei weitere 2000 wahrscheinliche Planeten auf ihre Bestätigung warten. Die meisten dieser neuen Entdeckungen beruhen auf einem einzigen Versuch - der Kepler-Mission der NASA.

Kepler ist ein Raumschiff mit einem 1-Meter-Teleskop, das eine 95-Megapixel-Digitalkamera in der Größe eines Keksblatts beleuchtet. Das Instrument entdeckte winzige Helligkeitsschwankungen von 150.000 fernen Sternen und suchte nach dem verräterischen Zeichen eines Planeten, der einen Teil des Sternenlichts blockiert, während es durch die Sichtlinie des Teleskops läuft. Es ist so empfindlich, dass es eine Fliege erkennen könnte, die in einer Umlaufbahn über der Erde um eine einzige Straßenlampe in Chicago herumhüpft. Es kann sehen, dass Sterne zittern und vibrieren; es kann Sternflecken und Leuchtkugeln sehen; und in günstigen Situationen kann er Planeten sehen, die so klein sind wie der Mond.

Keplers Tausende von Entdeckungen revolutionierten unser Verständnis von Planeten und Planetensystemen. Jetzt jedoch ist das Raumfahrzeug fast aus seinem Hydrazin-Treibstoff und wird sein fantastisches Leben irgendwann in den nächsten Monaten beenden. Zum Glück für Planetenjäger wartet die bevorstehende TESS-Mission der NASA in den Startlöchern und übernimmt die Suche nach Exoplaneten.

Keplers Geschichte

Die Kepler-Mission wurde Anfang der 1980er Jahre vom NASA-Wissenschaftler Bill Borucki mit Unterstützung von David Koch konzipiert. Zu dieser Zeit gab es keine bekannten Planeten außerhalb des Sonnensystems. Kepler wurde schließlich in den 2000er Jahren zusammengestellt und startete im März 2009. Ich trat dem Kepler Science Team im Jahr 2008 bei (als großäugiger Rookie), und leitete schließlich gemeinsam mit Jack Lissauer die Gruppe, die die Bewegungen der Planeten studierte.

Ursprünglich sollte die Mission dreieinhalb Jahre dauern, mit möglichen Verlängerungen, solange der Treibstoff, die Kamera oder das Raumfahrzeug anhielt. Mit der Zeit begannen Teile der Kamera zu versagen, aber die Mission blieb bestehen. Als 2013 jedoch zwei seiner vier stabilisierenden Kreisel (technisch "Reaktionsräder") aufhörten, endete die ursprüngliche Kepler-Mission effektiv.

Selbst dann, mit etwas Einfallsreichtum, war die NASA in der Lage, reflektiertes Licht von der Sonne zu verwenden, um das Raumfahrzeug zu steuern. Die Mission wurde in K2 umgetauft und fuhr fort, Planeten für ein weiteres halbes Jahrzehnt zu finden. Jetzt, da die Tankanzeige fast leer ist, wird das Geschäft der Planetenjagd immer kleiner und das Raumschiff wird im Sonnensystem abstürzen. Der letzte Katalog der Planetenkandidaten aus der ursprünglichen Mission wurde Ende letzten Jahres fertiggestellt und die letzten Beobachtungen von K2 sind abgeschlossen.

Keplers Wissenschaft

Das Wissen, das wir aus diesen Daten ziehen können, wird noch viele Jahre anhalten, aber was wir bisher gesehen haben, hat Wissenschaftler auf der ganzen Welt überrascht.

Wir haben einige Planeten gesehen, die in wenigen Stunden ihre Sternhaupter umkreisen und so heiß sind, dass der Oberflächengestein verdampft und hinter dem Planeten zurückbleibt wie ein Kometenschweif. Andere Systeme haben Planeten, die so nah beieinander sind, dass, wenn du auf der Oberfläche von einem stehen würdest, der zweite Planet größer als 10 Vollmonde erscheinen würde. Ein System ist so voll mit Planeten, dass acht von ihnen näher an ihrem Stern sind als die Erde zur Sonne. Viele haben Planeten und manchmal mehrere Planeten, die innerhalb der bewohnbaren Zone ihres Wirtssterns umkreisen, wo flüssiges Wasser auf ihren Oberflächen existieren kann.

Wie bei jeder Mission kam das Kepler-Paket mit Kompromissen. Es musste vier Jahre lang alle 30 Minuten einen einzelnen Teil des Himmels anstarren. Um genug Sterne zu studieren, um ihre Maße zu messen, mussten die Sterne ziemlich weit entfernt sein - genau wie wenn man mitten im Wald steht, sind mehr Bäume weiter von dir entfernt als direkt neben dir. Ferne Sterne sind schwach und ihre Planeten sind schwer zu studieren. In der Tat ist eine Herausforderung für Astronomen, die die Eigenschaften von Kepler-Planeten studieren wollen, dass Kepler selbst oft das beste Instrument ist. Hochqualitative Daten von bodengestützten Teleskopen erfordern lange Beobachtungen an den größten Teleskopen - wertvolle Ressourcen, die die Anzahl der beobachtbaren Planeten begrenzen.

Wir wissen jetzt, dass es mindestens so viele Planeten in der Galaxie gibt wie Sterne, und viele dieser Planeten sind ganz anders als das, was wir hier im Sonnensystem haben. Das Erlernen der Eigenschaften und der Persönlichkeiten der verschiedenen Planeten erfordert, dass die Astronomen diejenigen erforschen, die hellere und engere Sterne umkreisen, wo mehr Instrumente und mehr Teleskope zum Einsatz kommen können.

Gib TESS ein

Die NASA-Mission Transit Exoplanet Survey Satellite, die von George Ricker geleitet wird, soll in den nächsten Wochen starten und nach Planeten suchen, die die gleiche Detektionstechnik wie Kepler verwenden. Die Umlaufbahn von TESS wird, anstatt sich um die Sonne zu befinden, eine enge Beziehung zum Mond haben: TESS wird die Erde zweimal für jede Mondbahn umkreisen. TESS 'Beobachtungsmuster wird, anstatt auf einen einzigen Teil des Himmels zu starren, fast den gesamten Himmel mit überlappenden Sichtfeldern scannen (ähnlich wie die Blütenblätter einer Blume).

Angesichts dessen, was wir von Kepler gelernt haben, erwarten Astronomen, dass TESS tausende weitere Planetensysteme findet.Wenn wir den gesamten Himmel beobachten, werden wir Systeme finden, die Sterne 10-mal näher und 100-mal heller umkreisen als die von Kepler gefundenen - neue Möglichkeiten zur Messung von Planetenmassen und -dichten, Untersuchung ihrer Atmosphären, Charakterisierung ihrer Wirtssterne und Etablierung der vollen Natur der Systeme, in denen die Planeten wohnen. Diese Informationen wiederum werden uns mehr über die Geschichte unseres Planeten erzählen, wie das Leben begonnen haben könnte, welche Schicksale wir vermieden haben und welche anderen Wege wir hätten gehen können.

Die Suche nach unserem Platz im Universum geht weiter, als Kepler seinen Teil der Reise beendet und TESS den Staffelstab übernimmt.

Jason Steffen, Assistenzprofessor für Physik und Astronomie, Universität von Nevada, Las Vegas

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