Auf der Suche nach außerirdischem Leben

Riesiges Forscherinteresse an Exoplaneten

Sind wir allein im Universum? Eine Frage, die die Menschheit seit Jahrhunderten beschäftigt und zugleich der Bereich der Astronomie-Forschung, der seit der Entdeckung von „51 Pegasi b“ am rasantesten wächst. „51 Pegasi b“ wurde 1995 gesichtet. Der riesige Planet mit einer Masse halb so groß wie die des Jupiters benötigt vier Tage, um seinen Mutterstern zu umkreisen. Seine Beobachtung hat das bisherige Verständnis von der Entstehung der Planetensysteme verändert. „Seither ist das Interesse an Exoplaneten enorm gestiegen“, sagt Günther Hasinger, ESA Direktor für Wissenschaft. Hasinger war viele Jahre Leiter des renommierten Instituts für Astronomie der Universität Hawaii. Rund 150 Promotions-Bewerbungen gehen dort pro Jahr ein. „Die Hälfte der Doktoranden will sich mit Exoplaneten befassen“, nennt er ein Beispiel für das wachsende Interesse der Wissenschaftlergemeinde.

ESA untersucht erstmals ganze Planetenschule

In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurden über 4000 Exoplaneten nachgewiesen. Darunter auch Konstellationen mit mehr als einem Planeten, die einen Mutterstern umkreisen. „Berühmt ist Trapist 1, ein roter Zwergenstern, der von sieben steinartigen Planeten umrundet wird“, erläutert der ESA Direktor. Die meisten bekannten Exoplaneten sind größer als die Erde und kleiner als Neptun. Mehrere Weltraummissionen haben seither die Suche und Erforschung von Exoplaneten in den Blick genommen, darunter das NASA Infrarot-Teleskop Spitzer, die CNES/ESA Mission CoRot, die NASA-Mission Kepler, der europäische Satellit Gaia und das erst 2018 gestartete amerikanische Weltraumteleskop TESS. Das Neue an den nun geplanten drei ESA-Missionen ist, betont Günther Hasinger, „das erstmals eine ganze Schule an Planeten untersucht wird, um die zugrunde liegenden Zusammenhänge zu ergründen.“

Der heilige Gral

„Der heilige Gral wäre, einen erdähnlichen Planeten zu finden, der in einem Jahr um seine Sonne kreist“, sagt der Wissenschaftsdirektor. Mit CHEOPS und den Folgemissionen PLATO und ARIEL will sich die ESA in den nächsten zehn Jahren auf die Suche danach machen. CHEOPS untersucht bereits bekannte Exoplaneten. Das Weltraumteleskop an Bord soll die Größe von mehreren hundert dieser extrasolaren Himmelskörper vermessen. Dafür nutzt CHEOPS die Methode der Transit Photometrie. Als Transit wird bezeichnet, wenn der Planet an seinem Stern vorbeizieht und dabei eine kleine Verfinsterung hinterlässt. „Das sieht aus wie ein kleiner Schönheitsfleck“, beschreibt Günther Hasinger diesen Effekt, der anzeigt, wie groß der Planet ist. Das ESA-Teleskop, betont er, kann zudem die Tiefe des Transits genau vermessen und wie abrupt dieser eintritt. Zusammen mit anderen Messungen lässt sich darauf folgern, ob der Planet aus Stein, Eisen, Gas oder Eis besteht.

Planetenjäger

Während CHEOPS das Verständnis der Forscher für die Beschaffenheit von Exoplaneten verbessern soll, macht sich die PLATO-Mission (PLAnetare Transite und Oszillationen von Sternen) ab 2026 auf die Suche nach neuen Exoplaneten. Mit den 26 Teleskopen an Bord von PLATO hofft die ESA erdähnliche Himmelskörper in der Nachbarschaft unseres Sonnensystems bis zu einer Entfernung von 1000 Lichtjahren zu finden. Um einen Planeten auszumachen, der Ähnlichkeit mit unserem hat, „müssen mindestens drei Transite über einen Zeitraum von vier Jahren gemessen werden“, erläutert Hasinger. Darunter wäre dann vielleicht der erhoffte „Heilige Gral“.

Bei der Suche helfen wird ab 2028 ARIEL (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey mission). Infrarot-Messungen von ARIEL sollen die Atmosphäre von Exoplaneten und ihre grobe Zusammensetzung ermitteln, vergleichbar einem chemischen Fingerabdruck. „Wir würden gerne Leben im All nachweisen. Das müssen keine grünen Männchen sein“, scherzt der ESA Direktor für Wissenschaft, „es würde schon ausreichen, Biomarker oder Biomoleküle zu finden“.