Kepler – das Ende einer erfolgreiche Mission – von Bernd Scharbert

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Leider ist am 30.10.2018 der zweite astronomisch bedeutende Kepler von uns gegangen. Nicht in Regensburg, sondern im All; ungefähr 140 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.

Der bislang erfolgreichsten Raumsonde zur Suche nach extrasolaren Planeten ging der Treibstoff aus. Und Tankstellen sind da draußen ausgesprochen dünn gesät. Aber seien wir ehrlich – auf der Erde müssen sie auch eine Weile suchen, um eine Tankstelle zu finden die Ihnen Hydrazin verkauft.

Warum ist Kepler eigentlich so weit von der Erde entfernt? Damit die Erde die Beobachtung nicht stört, fliegt Kepler der Erde hinterher. Seine Umlaufzeit um die Sonne beträgt 372,5 Tage. Somit nimmt der Abstand zur Erde beständig zu.

Ursprünglich war die Mission auf 3,5 Jahre ausgelegt – letztlich wurden daraus 9,5 sehr erfolgreiche Jahre. 3870 extrasolare Planeten listet die „Extrasolar Planets Encyclopedia“ (exoplanet.eu), 2650 davon hat Kepler entdeckt! Dazu kommen weitere 2400 Planeten, die noch bestätigt werden müssen.

Zum Nachweis wurde die „Transit-Methode“ verwendet: Zieht ein Planet – von der Erde aus gesehen – vor seinem Heimatstern vorbei, so verdunkelt er den Stern und dessen Helligkeit nimmt ab. Diese Helligkeitsabnahme hat Kepler gemessen. Das Beobachtungsfeld von Kepler war eine Region im Sternbild Schwan.

Kepler Raumsonde © JPL, NASA

 

Bereits 2013 sah es für den 2009 gestarteten Kepler allerdings schlecht aus: zwei der vier Gyroskope („Reaktionsräder“, „Drallräder“) waren ausgefallen – drei sind für den Betrieb nötig. Durch den Strahlungsdruck (!) der Sonne, der auf den Satelliten wirkt, wird dessen Ausrichtung ständig gestört. Die Reaktionsräder kompensieren diesen Einfluss und halten das Teleskop exakt auf das Beobachtungsfeld ausgerichtet.

Doch schon ab 2014 lief die „K2“-Mission: Der Satellit wurde so ausgerichtet, dass der Strahlungsdruck den Satellit nicht mehr dreht. Dieses Vorgehen schränkte die Beobachtungsmöglichkeiten ein, alle 75 Tage musste Kepler auf eine neue Himmelsregion ausgerichtet werden. Das war aber noch immer besser, als ein hoch-effektives Teleskop ungenutzt zu lassen.

Mit der K2-Mission wurden dann auch weitere Objekte in den Tiefen des Alls beobachtet, nicht nur extrasolare Planeten.

Kepler hat im ersten Teil seiner Mission ca. 150.000 Sterne im Schwan beobachtet. Auf diese Art wurden erwartungsgemäß Planeten in dieser Richtung, aber in ganz unterschiedlichen Entfernungen entdeckt. Die Grafik zeigt tausende extrasolare Planeten im Umkreis von ca. 5000 Lichtjahren. Die „Keule“ nach rechts sind im Wesentlichen die von Kepler entdeckten Planeten:

Kepler Planeten © iPhone App „Exoplanet“

 

Die im April 2018 gestartete Mission TESS (der Nachfolger von Kepler im Weltall) sucht nach Planeten bei Sternen im Umkreis von ca. 200 Lichtjahren. Es soll ein Katalog von Exoplaneten aufgestellt werden, die um nahe und helle Sterne kreisen.

Keplers Aufgabe hingegen war es erst einmal herauszufinden, wie viele Planeten es überhaupt bei anderen Sternen gibt – und was für welche. Ein planetarer Zensus sozusagen, der letztlich 500.000 Sterne umfasste. Keplers Entdeckungen zeigten, dass Planeten bei Sternen etwas völlig normales sind. Bei sonnenähnlichen Sternen ebenso wie bei roten Zwergsternen. Dies hat unser Bild vom Universum verändert. Unser Sonnensystem ist bei weitem kein Einzelfall!

Die Daten von Kepler legen nahe, dass 20 – 50 Prozent aller Sterne von kleinen Planeten umkreist werden, die in der habitablen Zone unterwegs sind. Das ist der Bereich um einen Stern, in dem auf einem Planeten flüssiges Wasser existieren kann [1]. Das ist allerdings von weiteren Faktoren (z.B. Zusammensetzung der Atmosphäre) abhängig.

„Kleine Planeten“ heißt nicht zwangsläufig, dass diese wie die Erde aussehen. Ca. 20 % aller bekannten extrasolaren Planeten haben in etwa Erdgröße. Ca. 25 % sind „Super-Erden“ – Körper, die 1,25 – 2 Erddurchmesser haben. Diese Objekte sind äußerst interessant – vergleichbares gibt es in unserem Sonnensystem nicht! Dann gibt es noch viele Planeten in Neptun (21 %) und Jupitergröße (30 %).

Kepler hat einen großen Beitrag zu unserem Wissen über extrasolare Planeten geliefert. TESS, das Webb-Space-Telescope und erdgebunden Teleskope werden weitere Puzzlesteine hinzufügen. Klar ist, dass noch vieles an der Entstehung von Sonnensystemen und an den dort vorgefunden Objekte unverstanden ist. Es ist wie so oft in der Astronomie – beantwortete Fragen werfen gleich neue Fragen auf.

Doch gerade die Erforschung extrasolarer Planeten ist spannend. Schließlich geht es um die Frage, ob wir alleine im Universum sind oder nicht. Wie sagte schon Carl Sagan: Wenn wir alleine im All wären, „… so wäre dies ein ziemliche Platzverschwendung“.

Quellen:

[1] https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7272

https://de.wikipedia.org/wiki/Kepler_(Weltraumteleskop)

https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_(spacecraft)