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Ariel: Die ESA erforscht die Natur von Exoplaneten

23/03/2018 2753 views 18 likes

Exoplaneten, also Planeten, die Sonnen anderer Sternensysteme umkreisen, stehen im Mittelpunkt der vierten mittleren Forschungsmission der ESA, die Mitte 2028 gestartet wird.

Ariel, die „Atmospheric Remote‐sensing Infrared Exoplanet Large‐survey mission“ wurde heute von der ESA als Teil ihres Cosmic Vision Programms aufgenommen. Die Mission beschäftigt sich mit einem der Kernthemen von Cosmic Vision: Welches sind die Grundbedingungen für die Bildung von Planeten und die Entstehung von Leben?

Bislang wurden bereits Tausende von Exoplaneten mit verschiedensten Massen, Größen und Umlaufbahnen entdeckt, wobei sich noch kein eindeutiges Muster des Zusammenhanges zwischen der Beschaffenheit der Planeten und des Muttergestirns herauskristallisiert hat. Vor allem müssen wir unsere Wissenslücke schließen, wenn es um die Verknüpfung zwischen der jeweiligen Planetenchemie und der Umgebung, in der sich Planeten bilden, geht oder inwiefern die Art von Muttergestirn die Physik und Chemie der Planetenentstehung beeinflusst.

Ariel wird sich mit den fundamentalen Fragen beschäftigen, woraus Exoplaneten bestehen, wie Planetensysteme sich bilden und weiterentwickeln. Hierzu werden die Atmosphären Hunderter Planeten untersucht, die verschiedene Arten von Muttergestirnen umkreisen. Auf diese Weise können die Unterschiede der Merkmale sowohl bei einzelnen Planeten als auch in Planetengruppen beurteilt werden.

Die Beobachtung dieser Welten wird Einblicke in die frühen Stadien der Entstehung von Planeten und Atmosphären sowie ihre nachfolgende Entwicklung bieten. So können wir Rückschlüsse auf unser eigenes Sonnensystem ziehen.

“Ariel ist der nächste logische Schritt in der Erforschung von Exoplaneten. Sie ermöglicht uns einen weiteren Schritt in der Lösung wissenschaftlicher Kernfragen zur Bildung und Entwicklung dieser Planeten. Gleichzeitig können wir so besser verstehen, welchen Platz unsere Erde im Universum einnimmt”, meint Günther Hasinger, ESA-Direktor für Wissenschaft. “Ariel ermöglicht Wissenschaftlern in Europa in diesem dynamischen Umfeld weiter wettbewerbsfähig zu bleiben. Sie baut auf den Erfahrungen und Kenntnissen aus vorhergehenden Exoplaneten-Missionen auf.”

Ariel wird die Verdunkelung von Sternen mit höchster Präzision messen

Die Mission wird sich auf warme und heiße Exoplaneten konzentrieren – von Super-Erden bis zu Gasriesen –, die in engen Umlaufbahnen ihr Muttergestirn umkreisen. Dadurch profitiert die Mission von den gut gemischten Atmosphären dieser Planeten, um ihre grobe Zusammensetzung zu ermitteln. Ariel wird den chemischen Fingerabdruck der Atmosphären messen, wenn der jeweilige Planet vor seiner Muttersonne vorbeizieht. Dabei wird die Verdunklung mit einer Präzision von 10–100 Millionstel in Bezug zum Stern erfasst.

Neben der Erkennung bekannter Bestandteile, wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Methan, wird es auch möglich sein, exotischere Metalle zu ermitteln, die den Planeten in einen Kontext mit dem chemischen Umfeld seines Muttergestirns bringen. Bei einer bestimmten Auswahl von Planeten wird Ariel auch eine Tiefenbeobachtung des Wolkensystems durchführen und saisonale sowie tägliche Veränderungen in der Atmosphäre untersuchen.

Das Teleskop von Ariel arbeitet sowohl im Bereich des sichtbaren Lichts als auch im Infrarotbereich. Es wird Mitte 2028 mit der neuen Ariane 6-Trägerrakete der ESA vom Europäischen Raumhafen in Kourou in den Weltraum geschossen. Seinen Einsatzort für die ersten vier Jahre der Mission nimmt es in einem Orbit etwa am zweiten Lagrange-Punkt, L2, auf, von der Sonne aus betrachtet 1,5 Millionen Kilometer direkt ‘hinter’ der Erde.

Nach der Wahl durch das Komitee für ESA-Wissenschaftsprogramme geht die Mission nun in eine weitere Runde zur detaillierten Untersuchung, um den Aufbau des Satelliten zu definieren. Dies führt dann schließlich zur ‚Annahme‘ der Mission – derzeit für 2020 geplant. Im Anschluss wird ein Auftragnehmer aus der Industrie gesucht, der den Satelliten bauen soll.

Ariel wurde als einer von drei Kandidaten gewählt. Im Wettbewerb standen außerdem die Plasmaphysik-Weltraummission Thor (Turbulence Heating ObserveR) und die Hochenergie-Astrophysik-Mission Xipe (X-ray Imaging Polarimetry Explorer).

Solar Orbiter, Euclid und Plato wurden als mittlere Missionen bereits gewählt.