Weltraumteleskop Kepler

Ein Fernrohr für die Suche nach der "zweiten Erde"

Nur selten werden Fernrohre gebaut, um ausschließlich eine bestimmte Gruppe von Himmelskörpern zu beobachten. Bei dem neuen US-Teleskop namens Kepler ist dies der Fall: Über drei Jahre lang soll es auf die selbe sternenreiche Himmelsregion starren. Mit dem 600-Millionen-Dollar-Projekt verbinden sich große Hoffnungen. Erstmals wollen Astronomen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems aufspüren, die unserer Erde ähneln. Damit die diffizilen Beobachtungen nicht durch die Erdatmosphäre gestört werden, wird das Spiegelfernrohr im All stationiert. Der Start des rund eine Tonne schweren Kepler plant die Nasa für den heutigen 5. März.
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Zweite Erde gesucht

Auf der Suche nach der habitablen Zone

Der Nachweis von Planeten fremder Sterne ist schwierig. Der große Helligkeitsunterschied zwischen Planet und Zentralstern verhindert fast immer direkte Beobachtungen der fernen Welten. Fast alle der über 300 extrasolaren Planeten gingen mit indirekten Methoden ins Netz. Darunter ist keiner, den die Forscher zu einer „Zweiten Erde“ adeln würden, dazu müssten mehrere Kenngrößen gleichzeitig erfüllt sein: Allem voran die Masse des Planeten, sie soll vergleichbar der Erdmasse sein. Hinzu kommt der Abstand zum Zentralstern und der Typus dieses Sterns. Beides bestimmt die Temperaturen des Exoplaneten. Erlauben diese die Anwesenheit von flüssigem Wasser auf der Oberfläche, so bewegt sich der Planet in der sogenannten „habitablen Zone“ seines Heimatsterns.

100.000 Sterne im Visier

Die ungeteilte Aufmerksamkeit Keplers gilt rund 100.000 Sternen der beiden Sternbilder Schwan und Leier. Zweimal pro Stunde werden 42 lichtempfindliche Chips, CCDs genannt, deren Helligkeit registrieren. Mit insgesamt 95 Megapixeln wird es die größte „Digitalkamera“ sein, die je ins Weltall flog. Sollten unsichtbare Exoplaneten um einige Sterne kreisen, werden sich einige durch eine leichte, einige Stunden dauernde Abdunkelung verraten. Diese tritt ein, sobald aus der Perspektive des Kepler-Teleskops ein dunkler Trabant vor seinen hellen Heimatstern tritt. Diese „Transitmethode“ gehört seit Jahren zum Repertoire der Exoplanetenjäger, sie wird sowohl an Sternwarten als auch von Weltraumteleskopen angewendet.
Der Spiegel des Kepler Weltraumteleskops (hier bei Tests vor der Integration) wird auch geringste Helligkeitsschwankungen an Sternen registrieren - ein Hinweis auf den Vorübergang eines Planeten.

Der Spiegel des Kepler Weltraumteleskops (hier bei Tests vor der Integration) wird auch geringste Helligkeitsschwankungen an Sternen registrieren - ein Hinweis auf den Vorübergang eines Planeten.

Solide statistische Grundlage

Keplers 1,4-Meter-Spiegel wird zwölf mal mehr Licht sammeln als sein europäisches Pendant, das französische Corot-Fernrohr („Convection, Rotation and planetary Transits“), das seit 2006 im Weltall stationiert ist. Die Schmidt-Optik Keplers ist besonders geeignet einen großen Himmelsausschnitt zu erfassen. Wie viele habitable erdähnliche Exoplaneten dem Nasa-Satelliten ins Netz gehen hängt von deren Häufigkeit ab. Da diese noch unbekannt ist, sind die Astronomen auf Schätzungen angewiesen. Sollten sie sich als häufig heraus stellen, könnte Kepler Dutzende entdecken. Sind sie hingegen selten, so ist auch ein Negativbefund denkbar. Klar ist, dass das Weltraumteleskop die Kenntnis über die Verteilung der verschiedenen Planeten in der Milchstraße auf eine solidere statistische Grundlage stellen wird, denn es wird Transits von allen möglichen Typen von Exoplaneten aufspüren.

Winzige Abdunklung des Sternenlichts

Ein erdähnlicher Transit bewirkt eine winzige Abdunklung des Sternenlichts um den winzigen Anteil von 84 ppm (parts per million), diese kann bis zu 13 Stunden andauern. Für eine sichere Bestätigung sind drei gleichartige Durchgänge mit dem gleichen zeitlichen Abstand nötig. Da Kepler die gleiche Himmelsregion über mindestens 3,5 Jahre nicht aus dem Auge lässt, können anders als mit Corot auch Transits wiedererkannt werden, die ein Jahr auseinander liegen, deren Planeten für den kompletten Umlauf also ein Jahr benötigen. Ein Exoplanet mit vergleichbarer Masse wie die Erde, der einen sonnenähnlichen Stern in einem Jahr umkreist – das wäre tatsächlich eine kleine Sensation: Die „Zweite Erde“ wäre gefunden.

Thorsten Dambeck ist Physiker und freier Wissenschaftsjournalist.