Viele Kameras für viele Planeten

Eine Station von MASCARA (Multi-site All-Sky CAmeRA) hat am La-Silla-Observatorium der ESO in Chile erstes Licht gesehen. Die neue Anlage wird nach Planeten suchen, die an ihrem hellen Mutter­stern vorbeiziehen. Darauf basierend soll ein Katalog entstehen, um mit zukünftigen Beobachtungen die entdeckten Exoplaneten genauer charakterisieren zu können. Im Juni 2016 einigte sich die ESO mit der Universität Leiden darauf, am La-Silla-Observatorium der ESO eine Station von MASCARA zu errichten, um die Vorteile der hervorragenden Beobachtungs­bedingungen der Südhalbkugel der Erde zu nutzen. Diese Station hat nun seine erste Test­beobachtung erfolgreich durchgeführt.

Die MASCARA-Station in Chile ist die zweite, die ihren Betrieb aufnimmt; die erste Station steht auf der Nord­halbkugel auf dem Roque de los Muchachos, auf der Insel La Palma auf den Kanarischen Inseln. Jede Station beinhaltet in einem temperierten Gehäuse eine Reihe an Kameras, die von ihrem Standort aus fast den gesamten Himmel überwachen. MASCARA kann Sterne bis zu einer Helligkeit von 8,4 Magnituden beobachten – etwa zehnmal lichtschwächer als die Sterne, die mit bloßem Auge in einer klaren dunklen Nacht zu sehen sind. Durch sein Design ist MASCARA gegenüber Witterungs­bedingungen weniger empfindlich als andere Beobachtungs­instrumente, so dass Beobachtungen sogar durchgeführt werden können, wenn der Himmel teilweise bewölkt ist, was die Beobachtungs­zeiten verlängert.

„Um den gesamten Himmel abzudecken, brauchen wir Stationen auf der Nord- wie auch auf der Süd­halbkugel“, erklärt Ignas Snellen von der Universität Leiden, Leiter des MASCARA-Projekts. „Mit der zweiten Station auf La Silla können wir fast alle helleren Sterne am gesamten Himmel beobachten.“

MASCARA ist ein Instrument für die Jagd nach Exoplaneten und wurde an der Universität Leiden in den Niederlanden gebaut. Sein sehr kompaktes und kostengünstiges Design erscheint unscheinbar, ist aber innovativ, flexibel und sehr zuverlässig. Bestehend aus fünf Digitalkameras mit Standard­komponenten misst dieser kleine Planeten-Jäger mehrmals die Helligkeiten von tausenden Sternen und sucht nach kleinen Helligkeits­abnahmen im Sternenlicht, wenn ein Planet vor dem Stern vorbeizieht.

Dieses photometrische Verfahren für die Suche nach Exoplaneten wird als Transit­methode bezeichnet. Die Größe und Umlaufbahn des Planeten lässt sich mithilfe dieser Methode direkt bestimmen und in sehr hellen Systemen kann durch weitere Beobachtungen mit großen Teleskopen wie dem Very Large Telescope der ESO auch die Atmosphäre des Planeten untersucht werden.

Die Hauptaufgabe von MASCARA wird sein, Exoplaneten um die hellsten Sterne am Himmel zu finden, die derzeit weder durch weltraumbasierte noch durch bodengebundene Durch­musterungen untersucht werden. Die Ziel­population für MASCARA besteht hauptsächlich aus „heißen Jupitern“ – große Planeten, die Jupiter äußerlich ähneln, aber deren Umlaufbahn sehr nah am Mutterstern liegt, was zu hohen Oberflächen­temperaturen und Umlaufzeiten von wenigen Tagen oder nur Stunden führt. Mit der Radial­geschwindigkeits­methode wurden Dutzende heiße Jupiter entdeckt, da sie auf ihren Mutterstern einen messbaren gravitativen Einfluss ausüben.

„Viel kann man bisher nicht über die Planeten aussagen, die mit der Radial­geschwindigkeits­methode entdeckt wurden, da es wesentlich besserer Techniken zur direkten Abbildung bedarf, um das Licht dieser kühlen, alten Planeten von dem ihrer Muttersterne zu unterscheiden“, fügt Snellen hinzu. „Im Gegensatz dazu können Planeten, die an ihrem Mutterstern vorbeilaufen, direkt charakterisiert werden.“

MASCARA hat auch das Potenzial, Super-Erden und neptun­große Planeten zu entdecken. Von dem Projekt erhoffen sich die Wissenschaftler einen Katalog der hellsten nahen Ziele für zukünftige Beobachtungen zum Zweck der Charakterisierung, insbesondere für detaillierte Beobachtungen der Planeten­atmosphäre.

MPIA / DE