Supererde vom Boden aus erspäht

Ertappt: Erstmals haben Astronomen den Transit eines Exoplaneten vor einem sonnenähnlichen Stern von der Erde aus erspäht. Trotz atmosphärischer Turbulenzen und einem eher kleinen Teleskop registrierten sie das verräterische Abdimmen des Sternenlichts durch die vor ihm vorbeiziehende Supererde. Die dabei eingesetzte Methode könnte künftig dabei helfen, neu entdeckte „Erdzwillinge“ weiter zu erforschen, wie die Forscher in den „Astrophysical Journal Letters “ berichten.

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Der Nachweis von Exoplaneten mit Hilfe der Transitmethode war bisher eine Domäne der Weltraumteleskope. Ungestört durch Turbulenzen der Atmosphäre können sie besser registrieren, wenn ein Planet vor seinem Stern vorbei läuft und dabei dessen Licht um eine Winzigkeit dimmt. Doch die Störungen durch die Atmosphäre sind nicht unüberwindbar, wie jetzt Ernst de Mooij von der Queen’s University in Belfast und seine Kollegen demonstrieren.

Supererde im Visier

Auch mit erdbasierten Teleskopen lässt sich der Transit eines Exoplaneten vor seinem Stern theoretisch beobachten – wenn der Stern nahe genug liegt und der Planet relativ dicht am Stern vorüberläuft. Ob das tatsächlich funktioniert, haben die Astronomen nun sogar mit einem relativ kleines Teleskop ausprobiert: den 2,5 Meter-Spiegel des Nordic Optical Telescope auf La Palma. Allerdings passten sie die Instrumente und Optiken des Teleskops so an, dass sie Störsignale durch atmosphärische Turbulenzen aus den Beobachtungen herausfiltern konnten.

Mit diesem Teleskop gelang es ihnen, den Transit des Exoplaneten 55 Cancri e vor seinem Zentralstern zu beobachten. Der sonnenähnliche Stern, 55 Cancri, liegt nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist von einem dunklen Ort sogar mit bloßem Auge gerade noch zu erkennen. Der innerste Planet um diesen Stern ist eine Supererde. Sie ist etwa doppelt so groß wie die Erde und besitzt achtfache Masse.

Winzige Dimmung registriert

Wandert dieser Planet vor seinem Stern vorüber, dimmt er dessen Licht knapp zwei Stunden lang um 0,05 Prozent. Dieses leichte Abschatten registrierten die Astronomen nun erstmals mit einem erdbasierten Teleskop. Die Messung war dabei sogar so genau, dass sie denen von weltraumbasierten Teleskopen kaum nachstand, wie die Forscher berichten. Aus den Werten konnten sie auch die Größe des Planeten korrekt bestimmen.

„Es ist bemerkenswert, was wir erreichen können, wenn wir die Grenzen der existierenden Teleskope und Instrumente weiter hinausschieben“, sagt Koautor Ray Jayawardhana von der York University in Toronto. „Mit der richtigen Technik und ein bisschen Geschick gelingt dies sogar trotz der Schwierigkeiten durch die turbulente Atmosphäre der Erde.“

Größenvergleich Erde - 55 Cancri e © NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Wichtig für künftige Entdeckungen

Wichtig könnten solche erdbasierten Beobachtungen künftig vor allem für Nachuntersuchungen neu entdeckter Exoplaneten werden, wie die Forscher erklären. Denn NASA und ESA wollen in den nächsten Jahren gleich zwei neue „Planetenfahnder“-Sonden in den Weltraum schicken. Die NASA-Mission TESS soll 20176 starten, die ESA-Mission PLATO im Jahr 2024, beide sollen vor allem nahegelegene Sterne nach Planeten durchmustern.

„Wir erwarten, dass diese Missionen so viele erdähnliche Welten in unserer kosmischen Umgebung finden werden, dass Weltraumteleskope sie gar nicht alle abdecken können“, erklärt Koautorin Mercedes Lopez-Morales vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). „Erdbasierte Teleskope und Instrumente werden daher für die weitere Erforschung dieser Planeten eine Schlüsselrolle spielen – und wir haben jetzt bewiesen, dass das funktioniert.“ (The Astrophysical Journal Letters, submitted; arXiv:1411.7660)

(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 02.12.2014 – NPO)