Forschungsprojekte

„Eine der größten Hürden beim Aufspüren erdähnlicher Planeten um ferne Sonnen sind störende Signale, die von den Sternen selbst ausgehen“, erklärt Nuno Santos, leitender Wissenschaftler (Principal Investigator) für PoET am Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften (IA) sowie an der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Porto, Portugal. „Die Beobachtungen von PoET könnten der entscheidende Schlüssel sein, um Exoplaneten zu entdecken und zu charakterisieren, die derzeit noch in diesem Hintergrundrauschen verborgen bleiben.“

Exoplaneten – Welten außerhalb unseres Sonnensystems – werden meist durch die Analyse des Lichts ihres Heimatsterns untersucht. Dabei wird nach minimalen Veränderungen in der Zusammensetzung des Sternlichts gesucht. Allerdings führen Aktivitäten auf der Sternoberfläche zu Signalen, die die Spuren eines Planeten überlagern oder sogar vortäuschen können. Ähnlich wie Sonnenflecken unser Sonnenlicht beeinflussen, verändert die Oberflächenaktivität anderer Sterne deren Lichtbild so stark, dass heutige Instrumente Schwierigkeiten haben, die Planeten herauszufiltern. Die Lösung für dieses Problem liegt nah: Wir lernen von unserem eigenen Stern, der Sonne.

Das Design von PoET ist gezielt darauf ausgelegt, die Sonne als Referenz zu nutzen, um das Licht ferner Sterne besser zu verstehen. Ein Teleskop mit einem 60-Zentimeter-Spiegel fängt Licht aus ganz bestimmten Regionen der Sonne ein – etwa von einzelnen Sonnenflecken –, um die Merkmale der Sternaktivität zu untersuchen. Zusätzlich nutzt PoET ein kleineres Teleskop, das das Licht der gesamten sichtbaren Sonnenscheibe erfasst.

„Wir können nun sehr gezielte Bereiche der Sonne mit einer bisher unerreichten Detailtiefe untersuchen“, sagt Alexandre Cabral, ebenfalls in der Projektleitung von PoET tätig und am IA sowie an der Universität Lissabon forschend. Durch die gleichzeitige Beobachtung der gesamten Sonnenscheibe und einzelner Oberflächenstrukturen lässt sich exakt bestimmen, wie die Aktivität des Sterns das Licht verändert. Diese Erkenntnisse dienen als Leitfaden, um störende Signale von fernen Sternen präzise zu entfernen und so die dort verborgenen Planeten sichtbar zu machen.

Um die Sonne direkt mit fernen, sonnenähnlichen Sternen vergleichen zu können, benötigte das Team ein hochpräzises Instrument aus der Planetenforschung. „ESPRESSO ist das führende Gerät auf diesem Gebiet; daher lag die Entscheidung auf der Hand“, so Santos. Als extrem genaues Messinstrument kann ESPRESSO winzigste Lichtveränderungen feststellen. Während ESPRESSO nachts am Very Large Telescope (VLT) der ESO ferne Sterne beobachtet, wird es nun tagsüber zusammen mit PoET für die Sonnenanalyse genutzt.

„Es ist ein großer Gewinn, ESPRESSO auf diese Weise einzusetzen. Durch den Wechsel zwischen dem VLT in der Nacht und PoET am Tag schöpfen wir die Kapazitäten dieses Instruments voll aus“, erklärt Alain Smette, Mitglied des astronomischen Teams am VLT und Ansprechperson der ESO für das Projekt. „Dank der außergewöhnlichen Lage des Paranal-Observatoriums wird die Sonne an fast ebenso vielen Tagen beobachtbar sein wie es klare Nächte für die Sterne gibt.“

Anfang April schloss PoET die ersten Testbeobachtungen – in der Fachwelt als „Erstes Licht“ bekannt – am Paranal-Observatorium in der chilenischen Atacama-Wüste erfolgreich ab. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass das System alle Anforderungen erfüllt und sowohl die gesamte Sonnenscheibe als auch einzelne Teilbereiche präzise erfassen kann. In den kommenden Wochen wird das Team das System weiter feinjustieren, bevor der wissenschaftliche Routinebetrieb startet.

PoET wurde in Portugal entworfen und entwickelt und mit Mitteln des Europäischen Forschungsrats (ERC) finanziert [1]. Ein zwölfköpfiges Forschungsteam aus Portugal begleitete die Installation und die Tests vor Ort. Einzelne Komponenten, darunter das Hauptteleskop, wurden in Italien gefertigt, während die Schutzkuppel von einem chilenischen Unternehmen stammt.

Das Projekt wird nun per Fernsteuerung vom Zentrum für Astrophysik der Universität Porto betrieben. Die gewonnenen Daten werden der gesamten Forschungsgemeinschaft über das Wissenschaftsarchiv der ESO zur Verfügung gestellt.

Endnoten

[1] Das PoET-Teleskop wird von der Europäischen Union (EU) gefördert (ERC, FIERCE, 101052347).

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