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Exoplaneten extrascharf - Eine neue »Planetenmaschine« auf La Silla
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Die Jagdsaison ist bald eröffnet! Planetenfahnder reiben sich schon frohlockend die Hände, denn die ersten Testergebnisse mit der neuen »Planetenmaschine« HARPS liegen bereits auf dem Tisch. Und die können sich sehen lassen! Präzise wie nie zuvor erfasst das System selbst kleinste Schwingungen von Sternen, ausgelöst vom Schwerefeld unsichtbarer Planeten. Am 11. Februar schien die Atmosphäre über dem Eso-Observatorium in La Silla, Chile zu knistern, doch die Luft selbst war ruhig und klar. Nur, den Astronomen stand die Spannung förmlich ins Gesicht geschrieben, als sie in jener Nacht das »First Light« für HARPS erwarteten. Ergebnis: fehlerfrei und wunderbar.

 

Die planetare »Suchmaschine« schafft es mühelos, stellare Pendelbewegungen mit Geschwindigkeiten im Bereich von nur einem Meter pro Sekunde zu registrieren. Zum Vergleich: ein zügig dahinspazierender Mensch ist ungefähr doppelt so schnell - also echte Peanuts auf der kosmischen Tempo-Skala! Die hohe Empfindlichkeit des neuen Detektors ermöglicht nun die Entdeckung deutlich kleinerer Welten, deren Gravitationseinfluss bisher nicht nachweisbar war. Schon planetare Riesen unwesentlich kleiner als Saturn entzogen sich einer Entdeckung. Jetzt rücken auch »Mittelgewichte« von Uranus- und Neptun-Format in den Bereich des Möglichen. Und vielleicht sogar mehr. Kleinere Sonnen wie Proxima Centauri werden von umlaufenden Planeten leichter aus dem Gleichgewicht gebracht. Bei solchen Sternchen könnte HARPS sogar terrestrische Welten entdecken, mit Massen von nur wenigen Erden.

Die Radialgeschwindigkeits-Methode, mit der auch das neue Eso-Instrument auf die Suche gehen wird, ist sehr erfolgreich, weil feinfühlig. Das Sternenlicht wird im Spektrum aufgefächert, wobei die einzelnen Linien durch das Pendeln des Sternes geringfügig aus ihrer Normalposition rücken. Bei Annäherung rutschen sie leicht in den blauen Bereich hinein, andernfalls in den roten.
Bereits über 100 extrasolare Planeten gingen den Fahndern ins Netz. Eines der erfolgreichsten Suchteams besteht aus den beiden Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz vom Observatorium Genf. Sie waren auch federführend an der Entwicklung des neuen Detektors beteiligt, der rund 75-mal sensibler ist als der Vorgänger CORALIE. Und auch der suchte nicht nur, er fand auch. In den vergangenen Jahren glückten immer wieder fesselnde Exo-Entdeckungen. Während CORALIE seine Arbeit am 1,2-Meter-Leonard-Euler-Teleskop auf La Silla verrichtete, steht für HARPS nun ein exakt dreimal so großer Spiegel zur Verfügung. Schon jetzt erhielt das HARPS-Konsortium den Zuschlag für 100 Beobachtungsnächte im Zeitraum der nächsten fünf Jahre, um damit die bislang größte Suche nach Exoplaneten zu starten.

Der neue Spektrograph ist extrem stabil. Schließlich könnten kleinste Eigenbewegungen im Instrument zu Fehlalarm führen. HARPS befindet sich daher in einem klimatisierten Raum, um sämtliche Temperatur- und Druckunterschiede genau zu kontrollieren - Schwankungen also, die zu unerwünschter Bewegung im System führen. Die empfindlichen optischen Teile werden auf konstanter Temperatur gehalten, mit einer Restschwankung von schlappen fünf Tausendstel Grad! Das Spektrum verschiebt sich dabei um nur zwei Meter pro Sekunde in jeder Nacht, was im CCD-Detektor dem Fünfhundertsel der Größe eines Bildelements ausmacht: 300 Silizium-Atome! Um jederzeit zu wissen, was sich im System wie bewegt und welche Bewegung nun wirklich am beobachteten Stern selbst stattfindet, benutzen die Astronomen wie so oft einen simplen Trick. Licht aus einer Thorium-Argon-Quelle, die sich in einer eigenen Kalibrierungseinheit befindet und über Fiberoptik mit dem Teleskopfokus verbunden ist, wird von dort in den Spektrographen geleitet.

Beobachtet werden nun gleichzeitig Gas- und Sternspektrum. Das Gas kann mit dieser Methode auf 20 Zentimeter pro Sekunde genau gemessen werden. Was hier zittert und schwankt, sind höchst irdische Einflüsse, Schwingungen am Instrument. Sämtliche Bewegungen werden gegeneinander aufgerechnet, unterm Strich steht dann ganz präzise und unzweideutig allein die gesuchte Eigenbewegung des Sterns.
Richtig los geht's im Oktober. Dann werden Eso-Astronomen mit HARPS auf eine unvergleichliche Planetenjagd gehen können.

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