Auf der Suche nach dem Ursprung von Planetenatmosphären

Neues aus der Forschung

Meldung vom 21.03.2018

Die Europäische Weltraumagentur ESA hat das Weltraumobservatorium ARIEL als neue Exoplanetenmission mit geplantem Start im Jahr 2028 ausgewählt. Das Institut für Astrophysik der Universität Wien ist maßgeblich an der Mission beteiligt. ARIELs Ziel ist es, fundamentale Fragen zur Entstehung und Evolution von extrasolaren Planetensystemen zu beantworten. Während ihrer vierjährigen Mission wird ARIEL 1.000 Planeten in der Umlaufbahn um andere Sterne beobachten und die chemische Zusammensetzung von Planetenatmosphären untersuchen.


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Künstlerische Darstellung des Fluges von ARIEL zu seinem Bestimmungsort außerhalb der Erdbahn.
Bild: © ESA/STFC RAL Space/UCL/Europlanet-Science Office
Stephan Brodicky. 2018. Auf der Suche nach dem Ursprung von Planetenatmosphären. Universität Wien

ARIEL wurde in einem internationalen Konsortium von über 60 Instituten aus 15 ESA-Mitgliedsstaaten entwickelt. Der Leiter der Österreichischen Beteiligung, Manuel Güdel von der Universität Wien, sagt: "Auch wenn wir bisher ca. 3.800 Exoplaneten entdeckt haben, so bleiben ihre Eigenschaften und ihre Zusammensetzung noch immer rätselhaft. ARIEL wird eine genügend große Anzahl dieser Planeten untersuchen, um die komplexen chemischen Vorgänge in ihren Atmosphären zu charakterisieren. Damit können wir die Frage beantworten, wie diese Planeten um andere Sterne aufgebaut und wie sie entstanden sind."

ARIEL wird verschiedene Planeten in der Größe von Jupiter oder Neptun sowie sogenannte Supererden (Planeten im Größenbereich zwischen der Erde und Neptun) beobachten. "Der Stern selbst, und insbesondere seine Magnetfelder mit seiner Ultraviolett- und Röntgenstrahlung, sind mitverantwortlich dafür, wie sich Atmosphären verhalten und entwickeln", erklärt Theresa Lüftinger, ebenfalls vom Institut für Astrophysik der Universität Wien.

Warme und heiße Exoplaneten in einer engen Umlaufbahn um ihren Stern stehen im Zentrum der Aufmerksamkeit der ARIEL-Mission. Gerade auf solchen Planeten kann die Atmosphärenchemie besonders gut untersucht werden. Die bis zu 2.000 Grad heißen Atmosphärenschichten lassen die verschiedenen Moleküle optimal zirkulieren und hindern sie am Absinken in tiefe Schichten oder an der Bildung von undurchsichtigen Wolken. Umgekehrt steigen auch Moleküle aus tiefen Schichten des Planeten in die obere Atmosphäre hinauf, womit sie von ARIEL detektiert werden können und damit Aufschluss über den Aufbau und die Entstehungsgeschichte des Planeten geben.

ARIEL wird mit einem metergroßen Spiegelteleskop sichtbares Licht und Infrarotlicht von Sternen aufnehmen. Ein Spektrometer spaltet das Licht in einen "Regenbogen" auf, in dem dann die "Fingerabdrücke" von Atmosphärengasen auftauchen, sobald der Planet an seinem Stern vorüberzieht. Bei der Analyse kommt die Instrumentenexpertise des Instituts für Astrophysik zum Tragen. "Die mit Ariel geplanten Messungen von Spektren von Exoplanetenatmosphären sind nur durch das von uns entwickelte hochgenaue Nachführsystem des Teleskops möglich. Die kleinste Abweichung in der Ausrichtung des Instruments würde die schwachen Planetensignale verschmieren", sagt der Verantwortliche für die Softwareentwicklung, Roland Ottensamer.

ARIEL wird nach derzeitiger Planung im Jahr 2028 vom Weltraumbahnhof Kouru in Französisch-Guayana gestartet und in einer Distanz von rund 1,5 Millionen Kilometern von der Erde geparkt. Dort wird der Satellit vom Sonnenlicht abgeschirmt. Die Mission ist eine weitere in einer Reihe von astrophysikalischen Observatorien mit Wiener Beteiligung. Franz Kerschbaum, Leiter der Weltrauminstrumentierungsgruppe: "Wir können bei ARIEL auf unsere in den letzten zwei Jahrzehnten aufgebaute Erfahrung im Bereich von Flugsoftware für Weltraummissionen aufbauen. Damit sind wir für viele internationale Teams erste Ansprechpartner für solche Problemstellungen geworden."

Die wissenschaftlichen Entdeckungen von ARIEL werden das Verständnis des Ursprungs und der Evolution von Planetensystemen revolutionieren und den WissenschafterInnen helfen, unser eigenes Sonnensystem mit vielen unterschiedlichen Systemen in unserer Galaxie zu vergleichen.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von http://sci.esa.int/jump.cfm?oid=59796


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