Astronomen wissen, dass Planeten ringsum andere Sterne außerhalb des Sonnensystems häufig vorkommen.
Aber die Planeten sind sehr schwer zu sehen und noch schwerer zu studieren.
Zum Glück gibt es da einen cleveren Trick,
der hilft den schwachen Schimmer eines Planeten
vom gleißenden Licht seines Muttersterns zu trennen:
Verwertung der Polarisation des vom Planeten reflektierten Lichts.
Diese Methode erlaubt künftigen Instrumenten auf ESO's Very Large Telescope in Chile
und des European Extremely Large Telescope
sonst unsichtbare Planeten zu sehen
und sogar nach Anzeichen von Leben außerhalb des Sonnensystems zu suchen.
Dies ist ESOcast!
Modernste Wissenschaft und das Leben hinter den Kulissen der ESO,
der Europäischen Südsternwarte.
Entdecken Sie die ultimativen Grenzen mit unserem Gastgeber Dr. J,
alias Dr. Joe Liske.
In dieser Episode von ESOcast werden wir über ein sehr spezielle Eigenschaft von Licht sprechen
und wie wir dies nutzen können um Planeten ringsum anderer Sterne aufzuspüren.
Und wir werden über ein neues leistungsstarkes Instrument sprechen, dass diese Eigenschaft ausnutzt:
Den Planetenfinder SPHERE
welcher Anfang 2014 an ESO's Very Large Telescope angebracht wird.
Licht ist eine elektromagnetische Welle.
Normalerweise kann die Ebene, welche eine Lichtwelle enthält in jeder Richtung sein,
aber manchmal ist eine Richtung wahrscheinlicher als andere
und das Licht gilt dann als polarisiert.
Einige der ESO Teleskope können diese Polarisation messen,
was aufregende Möglichkeiten zu Fund und Studie entfernter Objekte bietet,
inklusive Planeten um ihre Sterne herum.
Nimm irgendeinen Stern am Himmel.
Aller Wahrscheinlichkeit nach wird dieser Stern einige Planeten beherbergen.
Einer dieser Planeten mag vielleicht der Erde ähnlich sein.
Aber diese Planeten sind sehr schwer im grellen Licht ihrer hellen Sterne zu sehen,
da sie mehr als eine Milliarde Mal schwächer sind.
Glücklicher Weise können wir Dank Polarisation das sehr schwache Licht
des Planeten vom gleißenden Licht seines Muttersterns unterscheiden.
Wie funktioniert dies also?
In vielen Fällen ist das Licht das wir vom Planeten erhalten tatsächlich reflektiertes Sternenlicht,
dass durch die Atmosphäre des Planeten verstreut wurde.
Dieser Zerstreuungsprozess erzeugt polarisiertes Licht genauso wie das Licht,
dass wir vom blauen Himmel hier auf der Erde erhalten.
Der Punkt ist, dass wir diese Polarisation feststellen können,
das heißt, die bevorzugte Ausrichtung des Lichts,
verursacht durch die Zerstreuung in der planetaren Atmosphäre,
unter Verwendung von Messausrüstung auf dem neusten Stand der Technik auf großen Teleskopen.
Solch ein Instrument
- SPHERE genannt -
wurde gebaut und wird 2014 an ESO's Very Large Telescope installiert.
SPHERE wird Bilder von Exoplaneten machen.
Es wird Polarimetrie mit anderen Methoden
der Unterdrückung des überwältigenden Lichts eines Sterns kombinieren
und wird es erlauben das schwache Licht jeglicher Planeten, die diesen Stern umkreisen,
aufzunehmen und zu studieren.
Die erste Voraussetzung ist es ein großes Teleskop, wie das VLT, zu haben,
welches - prinzipiell - in der Lage ist
Bilder aufzunehemen, die scharf genug sind
um uns das Finden jeglicher Planeten neben des Sterns zu erlauben.
Aber die Erdatmosphäre verwischt den Blick,
also brauchen wir ein cleveres optisches System - adaptive Optik -
um den Verwischungseffekt so gut wie möglich zu entfernen
und das meiste Sternenlicht auf einen Punkt zusammen zu bringen.
Das Zentrum dieses hellen Punktes ist dann durch das Einbringen einer Abdeckung
in den Lichtstrahl blockiert um das überschwemmen der schwachen Objekte zu vermeiden.
Aber auch nach all diesen Tricks bleibt ein Lichthof Sternenlicht -
viel heller als die Planeten nach denen wir suchen.
Dennoch, dieser Lichthof ist unpolarisiert,
während das Licht von den Planeten generell polarisiert ist.
Das neue SPHERE Instrument
wird in der Lage sein das blasse Signal polarisierten Lichts der Planeten
vom unpolarisierten stellaren Halo zu trennen.
Dieser Trick - zusammen mit vielen anderen -
wird SPHERE helfen Bilder von jupiterähnlichen Planeten ringsum andere Sterne zu machen.
Wie auch immer, wir wollen nicht einfach nur Bilder von großen Exoplaneten machen,
wir wollen auch an die kleineren felsigen Planeten in der Nähe ihrer Sterne herankommen.
Aber dazu benötigen wir ein VIEL größeres Teleskop,
eines das noch viel mehr Licht sammelt und noch schärfere Bilder liefert:
das 39 Meter European Extremely Large Telescope oder E-ELT.
Dieses gigantische Teleskop wird mit der nächsten Generation des Exoplaneten Aufnahmegerätes ausgestattet.
Diese werden die selben Techniken wie SPHERE verwenden, aber nehmen diese auf die nächste Stufe.
Durch die Verwendung von Polarimetrie, sowie anderer Methoden,
werden Astronomen fähig sein felsige Planeten
in den bewohnbaren Zonen um nahe Sterne abzubilden.
Das polarisierte Signal kann Astronomen außerdem entscheidende Hinweise darauf geben,
ob oder ob ein Planet keine Ozeane und Wolken flüssigen Wassers haben.
Und für größere jupiterähnliche Planeten
sollte es möglich sein das Licht in solch einem Detail zu studieren,
dass wir tatsächlich sehen werden können wie der Planet aussieht.
Das Ultimative Ziel ist eines Tages Anzeichen von Leben
auf anderen Welten außerhalb des Sonnensystems zu finden
indem man Beweise für Sauerstoff oder die typische grüne Signatur von Vegetation findet.
Die Betrachtung von Exoplaneten in polarisiertem Licht mag sich bald als Schlüssel herausstellen
unsere ersten Anzeichen auf extraterrestrisches Leben zu erhalten.
Dies ist Dr. J mit ESOcast.
Begleiten Sie uns beim nächsten Mal wieder auf einem weiteren kosmischen Abenteuer.
Transkript: Phillip Keane;
Übersetzung: Tassilo Waldeck