Es sind sehr aufregende Zeiten für die Weltraumforschung derzeit. Vor knapp 25 Jahren konnte die Forschung erstmals Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nachweisen. Seither haben Astronom/innen immer mehr dieser sogenannten Exoplaneten entdeckt, die allermeisten gehen auf das Konto des Kepler-Weltraumteleskops der NASA. Nun startete am 18. Dezember 2019 das Weltraumteleskop CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite) ins All, mit dem die Europäische Weltraumorganisation ESA Exoplaneten im Detail untersuchen möchte.
Bei der Mission an Bord sind auch Technik, Elektronik und Software aus Österreich. Das Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) ist für die beiden Bordrechner verantwortlich, bei der Entwicklung der Software zur Datenanalyse beteiligt und Teil des wissenschaftlichen Teams von CHEOPS. Auch die Universität Wien und Ruag Space Austria tragen zum Gelingen der Mission bei.
Worum es bei CHEOPS genau geht, weiß am besten Luca Fossati. Er leitet die Forschungsgruppe Exoplaneten am Grazer Institut für Weltraumforschung der ÖAW. Im Gespräch erklärt er, welche Entdeckungen bisher gemacht wurden, dass manche Exoplaneten Metallwolken haben und wie wahrscheinlich es ist, dass einmal eine „Zweite Erde“ gefunden wird.
Herr Fossati, wo steht die Exoplanetenforschung heute?
Luca Fossati: Wir kennen mittlerweile schon mehr als 4.000 Exoplaneten, etwa zwei Drittel wurden erst in den letzten fünf Jahren entdeckt. Der große Durchbruch gelang mit dem Kepler-Weltraumteleskop der NASA, das von 2009 bis 2018 statistische Werte über extrasolare Planeten sammelte. Seither haben wir viele Überraschungen erlebt.
Wir kennen mittlerweile mehr als 4.000 Exoplaneten, etwa zwei Drittel wurden erst in den letzten fünf Jahren entdeckt.
Welche Überraschungen waren das?
Fossati: Es gibt enorme Differenzen zwischen Planeten und Systemen. Unter all den bisher entdeckten Sonnensystemen haben wir bisher keines gefunden, das unserem ähnlich wäre, also Gesteinsplaneten im Inneren, größere Planeten oder Gasplaneten außen. Wir konnten außerdem herausfinden, dass Exoplaneten mit Massen zwischen derjenigen der Erde bis etwa zur Masse des Neptuns, sogenannte „Super-Erden“, am häufigsten vorkommen.
Und ebenfalls überraschend war die Entdeckung, dass sich die Umlaufbahn von Planeten bewegt, das heißt Planeten „migrieren“. Wir wissen insgesamt noch wenig über die Entstehung der Planeten, nur so viel, dass sie normalerweise weit entfernt vom Stern entstehen und sich später annähern.
Sie waren in den letzten Jahren an der Vorbereitung der CHEOPS-Mission beteiligt, die sich der Erforschung extrasolarer Planeten widmet. Was genau soll CHEOPS herausfinden?
Fossati: CHEOPS macht etwas Neues. Hier geht es um eine erste Charakterisierung von kleinen Planeten. Das ist besonders, weil kleine Planeten schwierig zu finden und zu messen sind. Gleichzeitig sind sie aber die häufigsten und aufgrund ihrer potentiellen Lebensfreundlichkeit die interessanteren Exoplaneten. CHEOPS wird den Radius dieser Planeten ganz genau messen. Zudem werden wir Informationen über deren Masse erhalten und können so die Dichte bestimmen. Wir möchten dadurch mehr über die Zusammensetzung der Planeten erfahren, zu welchen Teilen sie aus Stein, Wasser und Luft bestehen.
Unter all den bisher entdeckten Sonnensystemen haben wir bisher keines gefunden, das unserem ähnlich wäre.
Was weiß man bisher über die Atmosphäre der Planeten?
Fossati: Es gibt zum Beispiel fast überall Wolken oder besser gesagt: eine Art von Wolken. Das sind nämlich keine Wasserwolken, wie wir sie kennen, sondern Metallwolken. Und wir wissen, dass es sehr starke Winde gibt.
Wie nahe oder weit sind die bisher entdeckten Planeten von uns entfernt?
Fossati: Das ist sehr unterschiedlich. Der nächstgelegene Stern heißt Proxima Centauri, sein bisher einzig bekannter Planet ist Proxima Centauri b. Und: Er liegt scheinbar ziemlich nah an der habitablen Zone. Andere Sterne sind viele Lichtjahre entfernt und haben ebenfalls Planeten. Die Entfernung ist für unsere Forschung wichtig, denn nahe Sterne leuchten hell und können deshalb besser beobachtet werden. Wir fokussieren auf die Sterne und erforschen durch sie die Planeten, die vor ihnen vorbeiziehen. Umso heller ein Stern, umso bessere und umfangreichere Daten erhalten wir und können so die Planeten besser verstehen.
Umso heller ein Stern, umso bessere und umfangreichere Daten erhalten wir und können so die Planeten besser verstehen.
Für wie wahrscheinlich halten Sie es, dass wir irgendwann eine „Zweite Erde“ entdecken, auf der Leben möglich ist?
Fossati: Es ist möglich, je nachdem, was man als „Leben“ und „zweite Erde“ ansieht. Ein Planet, der in allem der Erde ähnlich ist, auch in Bezug auf die Art des Lebens, wird schwer zu finden sein. Dies liegt an all den scheinbaren Zufällen, die dazu geführt haben, dass die Erde so aussieht, wie sie jetzt ist. Es können jedoch auch andere Arten von Leben auf Planeten vorhanden sein, die sich erheblich von dem Leben auf der Erde unterscheiden. In dieser Hinsicht glaube ich, dass es gut möglich ist, dass wir in den nächsten zehn Jahren mehrere mögliche bewohnbare Planeten finden werden. Das Schwierigste ist, die Gegenwart des Lebens auf einem Planeten zu erkennen. Tatsächlich kann es sogar sein, dass wir es bereits gefunden haben – und wir uns dessen nicht bewusst sind.
