„Planetenjäger“ finden Gesteinsplaneten nahe der Erde
23. November 2018
Heidelberger Astronomen maßgeblich an Konstruktion des hochkomplexen Messgerätes CARMENES beteiligt
Quelle: ESO / M. Kornmesser
Der Himmelskörper „Barnards Stern“ – der der Sonne am nächsten liegende Einzelstern – befindet sich nur sechs Lichtjahre von der Erde entfernt. Dennoch hat es 20 Jahre gedauert, bis Astronomen dort einen Planeten sicher nachweisen konnten. Das Ergebnis eines internationalen Forscherteams beruht auf zwei aufwendigen Beobachtungskampagnen. Zum Einsatz kam unter anderem das hochkomplexe Messgerät CARMENES, an dessen Konstruktion Wissenschaftler des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) maßgeblich beteiligt waren. Auch an der Auswertung der Daten aus der Beobachtung von „Barnards Stern“ haben Forscher des ZAH mitgewirkt.
Der „Planetenjäger“ CARMENES kam nach fünfjährigen Vorarbeiten im November 2015 am 3,5-Meter-Spiegelteleskop des Calar Alto Observatoriums nahe Almería in Südspanien erstmals zum Einsatz. Das hochkomplexe Messgerät wurde von einem internationalen Konsortium aus elf deutschen und spanischen Institutionen geplant und gebaut. Es besteht aus zwei Spektrographen, die das sichtbare und infrarote Licht von astronomischen Objekten analysieren können. Die optischen Instrumente wurden für die Entdeckung von Planeten naher Sterne optimiert und halfen nun beim Nachweis des Exoplaneten bei „Barnards Stern“.
Um Planeten aufzuspüren, machen sich Astronomen unter anderem die geringe Anziehungskraft zunutze, die ein Planet auf seinen Stern ausübt. Beide umkreisen sich wie Eiskunstläufer, die sich die Hände reichen. Ist einer der Läufer sehr leicht, dann dreht sich der schwerere Läufer zwar fast genau um seine eigene Achse, aber eben doch ein bisschen auf den Zuschauer zu oder von ihm weg. Bei Sternen mit einem umlaufenden Planeten verhält es sich ähnlich. Diese Bewegung lässt sich grundsätzlich durch den Nachweis einer periodischen Verschiebung von dunklen Linien im Sternspektrum nachweisen. Die Effekte sind jedoch so winzig, dass sie nur mit höchstpräzisen Messgeräten erfasst werden können.
„Durch seine ausgeklügelte Technologie und extrem hohe Stabilität kann CARMENES diese kleinen Bewegungen messen“, sagt Dr. Walter Seifert, Astronom an der Landessternwarte Königstuhl und verantwortlich für die Konstruktion desjenigen Teils des Spektrographen, der das Infrarotlicht messen kann. Prof. Dr. Andreas Quirrenbach, Direktor der zum ZAH gehörenden Landessternwarte und Experte für die Suche nach Exoplaneten, prognostizierte bereits 2015, dass CARMENES in den kommenden Jahren dutzende Planeten außerhalb unseres Sonnensystems in der sogenannten bewohnbaren Zone entdecken würde. „Die neue Entdeckung ist sicher das spektakulärste Beispiel“, so der Heidelberger Wissenschaftler, der einer der Autoren der „Nature“-Veröffentlichung ist.
„Barnards Stern“ wurde mit CARMENES nahezu jede Nacht beobachtet. Die Entdeckung gelang auch dank der „Red Dots“-Beobachtungskampagne, bei der ein Netzwerk von Teleskopen zur Suche nach Planeten zum Einsatz kam. An der Datenauswertung waren Dr. Yiannis Tsapras und Dr. Adrian Kaminsky vom ZAH beteiligt. Am Ende konnte das internationale Team der Astronomen Messungen mit sieben unterschiedlichen Instrumenten über einen Zeitraum von 20 Jahren mit insgesamt 771 Messpunkten für den Nachweis von „Barnards Stern b“ nutzen, wie der Planet im Fachjargon genannt wird.
Leider befindet sich der Planet in einem „ungemütlichen“ Abstand zu seinem Stern und wird wahrscheinlich einer gefrorenen Welt ähneln, wie Prof. Quirrenbach erläutert. „Doch die Ergebnisse der Methode für das Aufspüren erdähnlicher Planeten sind vielversprechend und lassen irgendwann auf die Entdeckung einer ,zweiten Erde‘ hoffen.“ Die aktuellen Forschungsergebnisse wurden in „Nature“ veröffentlicht.
