Planet umkreist einen fernen Stern, Bildnachweis: NASA

Worlds Around Other Stars

From the moment I picked up my first astronomy book and discovered that the stars were like our sun, only very far away, it seemed obvious to me that planets around other stars must be commonplace, many of them surely harboring life. There were so many stars in the sky, it was hardly likely that our situation was unique. Yet in those days, not a single example of an extrasolar planet had been found, so it was still a matter of speculation.

In an episode of the Cosmos TV series, Carl Sagan informs a group of school children that within their lifetimes we should be able to figure out whether planets exist around nearby stars.

“That will happen in your lifetime,” he predicted. “And it will be the first time in the history of the world that anybody found out, really, if there are planets around the other stars.”

Over six thousand such exoplanets have since been discovered, of the several tens of billions that are believed to exist in the Milky Way galaxy. There are numerous techniques for detecting exoplanets, but the one illustrated above involves measuring how the brightness of a star drops as the planet moves in front of it – an event known as a “transit.” If an exoplanet’s orbital plane is somewhat aligned with our line of sight to the star, then we should see the star’s light grow slightly dimmer at the beginning of the transit, brightening up again when the transit is complete.  Exoplanet Watch is a citizen science project open to anyone who would like to participate. By taking part in the program, you can help fine tune the available data on exoplanet transit times allowing scientists to make more efficient use of space-based telescopes such as Kepler and TESS.

Für uns erdgebundene Astronomen nennt man den Vorgang Differentialphotometrie. Das liegt daran, dass wir das Licht des Zielsterns messen und es mit Daten anderer Referenzsterne im gleichen Teil des Himmels vergleichen. Da ein Exoplanetentransit nur das Licht des Zielsterns beeinflusst, können wir alle Daten verwerfen, in denen wir auch eine Abschwächung der Vergleichssterne sehen, da dies wahrscheinlich auf atmosphärisches Rauschen zurückzuführen ist.



  • Hier ist ein Beispiel einer Transitlichtkurve, aufgenommen von unserem Observatorium. Bisher habe ich eine Farbkamera verwendet, vor der sich lediglich ein IR/UV-Filter befand. Mein Prozess ist grundsätzlich wie folgt:

    ★ Nehmen Sie nachts eine Reihe von 30-sekündigen Aufnahmen auf. Stellen Sie sicher, dass der Zielstern während der gesamten Dauer des Transits von Ihrem Standort aus sichtbar ist. Verwenden Sie den Transit-Finder der NASA, um eine Schätzung der Start- und Endzeiten zu erhalten, und fügen Sie dann aus Sicherheitsgründen auf beiden Seiten dieses Zeitfensters einen Puffer von ein paar Stunden hinzu.

    ★ Anschließend kalibriere ich meine Bilder und konvertiere sie von Farbe in Graustufen.

    ★ Die Auflösung Ihrer Bilder ist wichtig – das bedeutet, dass alle Datendateien genaue Koordinaten enthalten müssen, damit alle Ihre Aufnahmen richtig ausgerichtet werden können.

  • ★ Dann notiere ich mir die Koordinaten meiner Ziel- und Vergleichssterne und gebe diese Informationen in die Photometriesoftware EXOTIC der NASA ein.
    ★ Abschließend führe ich den EXOTIC-Prozess aus, der mehrere Stunden dauern kann, bis eine Lichtkurve und die zugehörige Datendatei erstellt werden. Hoffentlich erhalte ich am Ende eine schöne Lichtkurve, die auf die Anwesenheit eines vorbeiziehenden Exoplaneten hinweist.

  • Star field showing location of Exoplanet K2-18b captured from Bracken Observatory

    Dies ist ein Bild von K2-18, einem Roten Zwergstern, der von der Raumsonde Kepler entdeckt wurde und von mindestens zwei Planeten umkreist wird.

     


  • Einer dieser Planeten, K2-18b, verdient besondere Erwähnung, da er der erste Exoplanet war, der in der bewohnbaren Zone seines Sterns gefunden wurde – einem Gebiet, in dem günstige Bedingungen für Leben herrschen. Genauer gesagt bezieht sich die bewohnbare Zone auf einen Bereich um einen Stern, in dem auf der Planetenoberfläche flüssiges Wasser zu erwarten ist, das als wesentlich für die Entwicklung von Lebensformen gilt.

    Sie können den Planeten selbst nicht sehen, sondern nur seinen Heimatstern, der direkt unter dem großen Stern in der Bildmitte sichtbar ist. Ich habe es für Sie beschriftet, aber Sie müssen hineinzoomen, um es zu sehen. Der Planet ist größer als die Erde und 124 Lichtjahre von uns entfernt. Tatsächlich begannen die Lichtphotonen, die in mein Teleskop eindrangen und auf meinen Sensor trafen, um dieses Bild zu erzeugen, ihre Reise genau zu dem Zeitpunkt, als die Weltausstellung 1901 in New York eröffnet wurde.

What's Next?

For future exoplanet observations, I’ll be switching to a mono camera with filters appropriate to the target. With any luck, that should help to reduce the noise and get a clearer signal from some of the fainter targets out there. Just as Sagan predicted the discovery of exoplanets, I would say that within the lifetime of anyone born after 2010, there is good chance that they will see the first direct imaging of an Earth-type planet around another star, along with a clear indication of extraterrestrial life. As a planetary inhabitant myself, I find that prospect very exciting!