Exoplanten sind Planeten außerhalb unseres eigenen Sonnensystems, die einen anderen Stern oder Braunen Zwerg umkreisen. Die ersten Exoplaneten wurden zu Beginn der neunziger Jahre des letzten Jahrhunderts entdeckt. Dieser neue Zweig der Astronomie, die Suche nach Exoplanten, fasziniert nicht nur Wissenschaftler, sondern auch Laien, wird doch vermutet, dass auf einigen von ihnen Leben existieren könnte. Die Suche nach Exoplaneten erfolgt sowohl mit terrestrischen Teleskopen als auch mit Weltraumteleskopen. Zur letzteren Kategorie gehört TESS.
Was ist TESS?
Der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ist ein Weltraumteleskop, das von der NASA am 18. April 2018 in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht wurde. Der Raumflugkörper hat eine Masse von 365 Kilogramm. Er wurde mit einer Falcon 9 Rakete vom Raumfahrtzentrum Cape Canaveral aus gestartet. Um das Teleskop in seine geplante Umlaufbahn um die Erde zu bringen, war ein 2 Monate andauerndes Flugmanöver nötigt, das die Sonde bis um den Mond führte. Zur instrumentellen Ausstattung von TESS gehören 4 Weitwinkel-Teleskope mit den entsprechenden CCD-Detektoren. Die gesammelten Daten sollen zunächst gespeichert und in Intervallen von ca. 14 Tagen zur Erde gesendet werden. Die Übertragung wird jeweils ungefähr 3 Stunden benötigen. TESS erreichte am 18. September 2018 seine geplante Umlaufbahn. Diese ist stark elliptisch und wurde so gewählt, dass sie über Jahrzehnte stabil bleiben wird.
Welche Methode wird benutzt, um Exoplaneten zu finden?
Wie bereits der Name verrät, benutzt das Weltraumteleskop die so genannte Transit-Methode, um Exoplaneten zu finden. Diese ist dann erfolgreich, wenn der Beobachter parallel zur Umlaufbahn des Exoplaneten auf dessen Zentralstern blickt. Dadurch zieht der Exoplanet bei jedem Umlauf vor der Scheibe des Sterns vorbei. Der Exoplanet strahlt selbst kein Licht aus, sondern erscheint als winziger schwarzer Fleck vor der hellen Sternscheibe. Das führt zu einem minimalen Abfall der Helligkeit des Sterns. Erfolgt diese in regelmäßigen Abständen und gehört der beobachtete Stern nicht zur Kategorie der veränderlichen Sterne, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass der geringfügige Abfall der Helligkeit durch den Transit eines Exoplaneten verursacht wird. Die Transitmethode ist die bisher erfolgreichste Verfahrensweise bei der Suche nach Exoplaneten. Mit ihrer Hilfe wurden bis August 2017 nahezu 2.800 Exoplanten gefunden. Mit der Transitmethode kann das Teleskop nicht nur die Existenz von Exoplaneten nachweisen, sondern auch einige Daten bestimmen. Dazu gehören beispielsweise die Umlaufdauer, die Bahnneigung, der Abstand vom Zentralstern, dessen Rotationsrichtung und sogar der Radius des Exoplaneten.
Welche Mission verfolgt der Transiting Exoplanet Survey Satellite?
Das Weltraumteleskop soll ungefähr 80 Prozent des Himmels durchmustern. Die Beobachtung konzentriert sich vor allem auf hellere Sterne mit einer Helligkeit von 12 mag und größer. Dabei stehen besonders Sterne ähnlich der Sonne in den Spektralklassen G, K und M im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit der Forscher. Auf der Liste der interessanten Kandidaten stehen ca. 200.000 Sterne, darunter die 1.000 Roten Zwerge, die der Erde am nächsten stehen. Da es sich bei diesen Typen von Sternen zum größten Teil um alte Himmelskörper handelt, die schon seit langem stabil sind, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sich zumindest auf einigen der Exoplaneten Leben entwickeln konnte. Die Astronomen hoffen mit Hilfe von TESS mindestens 2.000 Expolaneten zu finden, von denen ungefähr 300 erdähnlich sein könnten.
TESS arbeitet nicht isoliert, sondern ist Teil eines Netzwerks von Teleskopen. Die Hauptaufgabe des Weltraumteleskopes besteht darin, zunächst einmal Exoplaneten zu entdecken und zu katalogisieren.
Andere, terrestrische Teleskope werden sich dann die gefunden Exoplaneten genauer ansehen und weiterführende Untersuchungen anstellen. TESS wird auch mit einem anderen Weltraumteleskop, dem James Webb Space Telescope, kooperieren. Das James-Webb-Weltraumteleskop soll die Atmosphären der entdeckten Exoplaneten eingehend studieren.
Zusätzlich zur Suche nach Exoplaneten soll TESS von den Wissenschaftlern auch für andere astrophysikalische Untersuchungen genutzt werden können. Der Satellit nahm wie geplant seinen Betrieb auf und lieferte am 17. September 2018 die ersten wissenschaftlichen Bilder.