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Aug 26, 2023

Astronomen entdecken Planeten in Keplers letzten Beobachtungstagen der NASA

Ein Team aus Astrophysikern und Bürgerwissenschaftlern hat herausgefunden, woran das liegen könnte

Ein Team aus Astrophysikern und Bürgerwissenschaftlern hat einige der möglicherweise letzten Planeten identifiziert, die das ausgemusterte Kepler-Weltraumteleskop der NASA während seiner fast zehnjährigen Mission beobachtet hat.

Das Trio der Exoplaneten – Welten außerhalb unseres Sonnensystems – liegt alle zwischen der Größe der Erde und Neptuns und umkreist ihre Sterne eng.

„Im Großen und Ganzen der Kepler-Beobachtungen handelt es sich hierbei um ziemlich durchschnittliche Planeten“, sagte Elyse Incha, Studentin an der University of Wisconsin-Madison. „Aber sie sind aufregend, weil Kepler sie in den letzten Betriebstagen beobachtet hat.“ Es zeigt, wie gut Kepler selbst am Ende seines Lebens bei der Planetenjagd war.

Ein Artikel über das Planetentriounter der Leitung von Incha wurde in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Kepler startete im März 2009. Das ursprüngliche Ziel der Mission bestand darin, kontinuierlich einen Himmelsausschnitt in den nördlichen Sternbildern Schwan und Leier zu überwachen. Dieser lange Beobachtungszeitraum ermöglichte es dem Satelliten, Veränderungen in der Sternhelligkeit zu verfolgen, die durch Planeten verursacht wurden, die sich vor ihren Sternen kreuzten, Ereignisse, die als Transite bezeichnet werden.

Nach vier Jahren hatte das Teleskop über 150.000 Sterne beobachtet und Tausende potenzieller Exoplaneten identifiziert. Es war die erste NASA-Mission, die einen erdgroßen Planeten entdeckte, der innerhalb der habitablen Zone seines Sterns kreiste, dem Bereich der Entfernungen, in denen flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten existieren könnte.

Im Jahr 2014 kam es bei der Raumsonde zu mechanischen Problemen, die die Beobachtungen vorübergehend stoppten. Das Kepler-Team entwickelte eine Lösung, die es ihm ermöglichte, den Betrieb wieder aufzunehmen und etwa alle drei Monate sein Sichtfeld zu wechseln, ein Zeitraum, der als Kampagne bezeichnet wird. Diese erneute Mission namens K2 dauerte weitere vier Jahre und untersuchte über 500.000 Sterne.

Als Kepler im Oktober 2018 in den Ruhestand ging, hatte es zur Entdeckung von über 2.600 bestätigten Exoplaneten und vielen weiteren Kandidaten beigetragen.

Die letzte Kampagne von K2, Nummer 19, dauerte nur einen Monat. Als der Treibstoff für die Lageregelung zur Neige ging, konnte das Raumschiff seine Position nicht lange genug halten, um nützliche Beobachtungen zu sammeln. Am Ende verfügten die Astronomen nur etwa sieben Tage lang über qualitativ hochwertige Daten aus Kampagne 19.

Incha und ihr Team arbeiteten mit der Visual Survey Group zusammen, einer Zusammenarbeit zwischen Bürgerwissenschaftlern und professionellen Astronomen, um diesen Datensatz nach Exoplaneten zu durchsuchen. Die Bürgerwissenschaftler suchten nach Signalen von Transitwelten über alle Lichtkurven der Kampagne 19, die aufzeichnen, wie überwachte Sterne heller oder dunkler wurden.

„Menschen, die visuelle Untersuchungen durchführen – also die Daten mit dem Auge betrachten – können neuartige Muster in den Lichtkurven erkennen und einzelne Objekte finden, die für automatische Suchvorgänge schwer zu erkennen sind. Und selbst wir können sie nicht alle erfassen“, sagte Tom Jacobs, a ehemaliger Offizier der US-Marine und Teammitglied der Visual Survey Group. „Ich habe die gesamten K2-Beobachtungen dreimal visuell untersucht, und es gibt immer noch Entdeckungen, die darauf warten, gefunden zu werden.“

Jacobs und andere fanden in dem hochwertigen Datensatz einen Transit für jeden der drei Planetenkandidaten, die jeweils einen anderen Stern umkreisen.

Nach ihrer ersten Entdeckung gingen Incha und ihr Team auch noch einmal zurück und schauten sich die Daten von geringerer Qualität aus dem Rest der Kampagne 19 an und fanden jeweils einen zusätzlichen Transit von zwei der drei in der visuellen Suche markierten Sterne.

„Die zweiten Transite dieser beiden Planetenkandidaten haben uns geholfen, ihre Entdeckung zu bestätigen“, sagte Andrew Vanderburg, Assistenzprofessor für Physik am Kavli Institute for Astrophysics and Space Research am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge. „Niemand hatte zuvor Planeten in diesem Datensatz gefunden, aber unsere Zusammenarbeit konnte drei finden. Und wir sind mit den Beobachtungen, die Kepler in den letzten Tagen, den letzten Minuten gesammelt hat, wirklich auf dem Vormarsch.“

Anhand der Transitinformationen berechneten Incha und ihr Team die potenziellen Größen und Umlaufzeiten der Welten. Der kleinste Planet, K2-416 b, ist etwa 2,6-mal so groß wie die Erde und umkreist seinen roten Zwergstern etwa alle 13 Tage. K2-417 b, etwas mehr als dreimal so groß wie die Erde, umkreist ebenfalls einen Roten Zwergstern, vollendet jedoch alle 6,5 Tage eine Umlaufbahn. Der letzte, unbestätigte Planet, EPIC 246251988 b, ist fast viermal so groß wie die Erde und umkreist seinen sonnenähnlichen Stern in etwa zehn Tagen. (Die ersten beiden Planeten haben ihren Namen aus der K2-Ära der Mission, der letzte aus dem Ecliptic Plane Input Catalogue (EPIC) der Sterne in den K2-Feldern.)

Der im April 2018 gestartete Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA nutzt ebenfalls die Transitmethode und vermisst gleichzeitig große Teile des Himmels. Im August und September 2021 beobachtete TESS den Weltraumabschnitt mit den drei neuen Kepler-Planeten. Astronomen konnten zwei weitere mögliche Transite für K2-417 b entdecken.

„In vielerlei Hinsicht hat Kepler die Fackel der Planetenjagd an TESS weitergegeben“, sagte Knicole Colón, TESS-Projektwissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, die mehrere Jahre an der Kepler-Mission gearbeitet hat. „Keplers Datensatz ist nach wie vor eine Fundgrube für Astronomen, und TESS hilft uns, neue Einblicke in seine Entdeckungen zu gewinnen.“

Das Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley leitete die Kepler- und K2-Missionen für das Science Mission Directorate der NASA. Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, leitete die Entwicklung der Kepler-Mission. Die Ball Aerospace & Technologies Corporation in Boulder, Colorado, betrieb das Flugsystem mit Unterstützung des Labors für Atmosphären- und Weltraumphysik der University of Colorado in Boulder.

TESS ist eine Astrophysics Explorer-Mission der NASA, die vom MIT geleitet und betrieben und von Goddard verwaltet wird. Weitere Partner sind Northrop Grumman mit Sitz in Falls Church, Virginia; NASA Ames; das Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian in Cambridge, Massachusetts; Lincoln Laboratory des MIT; und das Space Telescope Science Institute in Baltimore. Mehr als ein Dutzend Universitäten, Forschungsinstitute und Observatorien weltweit sind an der Mission beteiligt.

– Diese Pressemitteilung wurde ursprünglich auf der Website des NASA Goddard Space Flight Center veröffentlicht