Exoplaneten beobachten: Orientierung und Mitwirkung

Exoplaneten zu beobachten bedeutet nicht, ein Teleskop auszurichten und darauf zu warten, nahe Welten als Scheiben zu sehen. Die große Entfernung hilft zu verstehen, warum die NASA verschiedene Wege zu ihrer Erkundung anbietet: Beschreibungen und Daten abrufen, dreidimensionale Visualisierungen nutzen oder an Projekten zur Beobachtung von Transits mitwirken. Selbst Proxima Centauri b, der der Erde nächstgelegene bekannte Exoplanet, ist etwa vier Lichtjahre entfernt. Diese Angebote ermöglichen einen Einblick in das Wissen über andere Welten und in die Methoden, mit denen sie untersucht werden.

Auch die jüngere Geschichte des Forschungsgebiets bietet Orientierung. Die NASA weist darauf hin, dass 51 Pegasi b im Oktober 1995 als erster Planet identifiziert wurde, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Seitdem haben Techniken und Beobachtungen den Katalog erweitert: Auf der NASA-Seite ist von mehr als 6.000 bestätigten Exoplaneten die Rede; ihre Zahl steige weiter.

1. Mit dem Exoplaneten-Katalog beginnen

Das Exoplaneten-Portal der NASA führt in das Thema ein und verlinkt auf den Katalog bestätigter Planeten. Der Katalog versammelt Beschreibungen und Daten zu jeder Welt. Die Ergebnisse lassen sich nach Exoplanetentyp sowie nach der Methode, dem Raumfahrzeug, dem Observatorium oder einer anderen Einrichtung filtern, die an der Entdeckung beteiligt war. So kann man nicht nur nach einem bestimmten Objekt suchen, sondern auch erkunden, welche Methoden oder Einrichtungen mit Entdeckungen verbunden sind.

Die NASA ordnet Exoplaneten Gruppen wie Gasriesen, neptunähnliche Planeten, Supererden und terrestrische Planeten zu, jeweils mit Unterkategorien. Größen- und Massenmessungen helfen, Zusammensetzungen von felsig bis gasreich zu unterscheiden; die Seite nennt auch Welten, die möglicherweise von Wasser, Eis, Eisen oder Kohlenstoff dominiert werden. Diese Kategorien und Eigenschaften beschreiben physikalische Aspekte der Planeten, nicht eine einzige Art von Welt.

Die Zahl im Katalog ist veränderlich: Die NASA beschreibt ihn als eine laufend aktualisierte Ressource. Auf derselben Seite steht, dass Tausende Kandidaten noch auf ihre Bestätigung warten. „Mehr als 6.000“ ist deshalb als allgemeine, vom Portal angegebene Zahl zu verstehen und nicht als feste Größe. Außerdem unterscheidet der Katalog bestätigte Planeten von Kandidaten, deren Bestätigung noch aussteht.

2. Visualisierungen erkunden und ihre Aussage verstehen

Eyes on Exoplanets bietet eine interaktive dreidimensionale Darstellung von mehr als 6.000 bekannten Planeten, die ferne Sterne umkreisen. Die NASA bezeichnet das dargestellte Universum als wissenschaftlich präzise und ermöglicht es, an die Planeten heranzuzoomen und sie zu erkunden. So lassen sich Kataloginformationen visuell durchstreifen und bestimmte Welten kennenlernen.

Eine weitere NASA-Ressource, der Exoplaneten-Katalog, bietet Beschreibungen, grundlegende Daten und Filtermöglichkeiten. Die Angebote ergänzen einander: Mit der Visualisierung lassen sich dreidimensionale Darstellungen erkunden, während die Katalogeinträge Beschreibungen und Daten zu den Objekten bereitstellen. Wer von einer Darstellung zu einem Eintrag wechselt, kann die Anzeige der Benutzeroberfläche mit den Informationen verknüpfen, die die NASA zu jedem Planeten gesammelt hat.

Die NASA definiert die habitable Zone als den Bereich um einen Stern, in dem dessen Planeten flüssiges Wasser auf der Oberfläche haben könnten. Sie bezeichnet sie auch als „Goldlöckchen-Zone“ – in Anlehnung an Bedingungen, die für Leben geeignet sein könnten. Die Definition beschreibt eine Möglichkeit, die mit der Position des Planeten im Verhältnis zu seinem Stern zusammenhängt; für sich genommen beschreibt sie nicht sämtliche Eigenschaften einer bestimmten Welt.

3. Transits mit Citizen-Science-Projekten verfolgen

Ein Transit findet statt, wenn ein Exoplanet aus unserer Sicht vor einem Stern vorbeizieht. Die NASA lädt Menschen unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Herkunft zur Teilnahme an Citizen-Science-Projekten ein. Bei Exoplanet Watch helfen Freiwillige dabei, Exoplaneten während ihrer Transits vor ihren Sternen zu verfolgen und zu untersuchen.

Wer ein Teleskop besitzt, kann sich UNITE ansehen. Laut NASA können Teilnehmende neu entdeckte Exoplaneten beobachten und Informationen über ihre Transits sammeln, um zur Charakterisierung ihrer Umlaufbahnen beizutragen. Außerdem stimmen sie sich mit anderen Citizen Scientists und Forschenden in verschiedenen Teilen der Welt ab, um diese Welten zu verfolgen und mehr über sie zu erfahren.

Die NASA erklärt, dass Freiwillige in Citizen-Science-Projekten zu Tausenden bedeutenden wissenschaftlichen Entdeckungen beigetragen haben. Bei UNITE konzentriert sich die auf der Seite beschriebene Aufgabe darauf, Informationen über Transits und Umlaufbahnen beizusteuern. Die Beschreibungen und Hinweise der einzelnen Projekte helfen zu verstehen, welche Mitwirkung vorgesehen ist und welche Informationen gesammelt werden sollen.

4. Den Beitrag der Instrumente verstehen

Das Hubble-Weltraumteleskop wurde 1990 gestartet und beobachtet ultraviolettes, sichtbares und nahinfrarotes Licht. Zu seinen Instrumenten gehören Kameras, Spektrografen und Interferometer. Kameras nehmen Bilder auf; Spektrografen zerlegen Licht in seine Bestandteile – ähnlich wie ein Prisma weißes Licht in einen Regenbogen aufspaltet. Laut NASA kann die Analyse dieses Lichts helfen, Eigenschaften wie Temperatur, Dichte, chemische Zusammensetzung und Geschwindigkeit von Objekten zu untersuchen, die es aussenden oder absorbieren.

Hubble hat auch die Zusammensetzung der Atmosphären von Planeten um andere Sterne untersucht. Die Wide Field Camera 3 verfügt beispielsweise über spektrografische Fähigkeiten und wird häufig zur Untersuchung von Exoplanetenatmosphären eingesetzt. Die NASA beschreibt die Fähigkeiten ihrer Instrumente in ihrem Leitfaden zu den Hubble-Instrumenten. Er hilft dabei, eine Beobachtung mit dem verwendeten Instrument und der Art von Licht zu verknüpfen, die dieses analysieren kann.

Wer Bilder von Himmelsregionen in unterschiedlichen Wellenlängen erkunden möchte, kann SkyView nutzen. Dieses virtuelle NASA-Observatorium erzeugt Bilder in Wellenlängenbereichen von Radiowellen bis zu Gammastrahlen. Damit lassen sich Bereiche des Himmels anhand der verfügbaren Durchmusterungen in verschiedenen Bändern visualisieren. Die Ressource zeigt Bilder von Himmelsregionen; der Exoplaneten-Katalog hingegen versammelt Planeteneinträge und Filtermöglichkeiten für ihre Daten.

5. Ergebnisse im Kontext betrachten

Die Zahl der bestätigten Planeten umfasst nicht alle Welten, von denen die NASA annimmt, dass es sie gibt. Das Portal stellt den mehr als 6.000 bestätigten Exoplaneten die geschätzten Milliarden gegenüber und weist darauf hin, dass Tausende Kandidaten noch auf ihre Bestätigung warten. Außerdem heißt es dort, dass sich die meisten bisher entdeckten Exoplaneten in einem relativ kleinen Gebiet der Milchstraße befinden – wobei „klein“ auf dieser Skala ein Gebiet von Tausenden Lichtjahren bedeutet.

Die Werkzeuge bieten unterschiedliche Perspektiven: Der Katalog hilft, Planeten zu finden und ihre Beschreibungen abzurufen; Eyes on Exoplanets ermöglicht die Erkundung einer dreidimensionalen Darstellung; Exoplanet Watch und UNITE bieten Möglichkeiten, sich an der Beobachtung von Transits zu beteiligen; Hubble untersucht Licht mit seinen Instrumenten; und SkyView erzeugt Bilder von Himmelsregionen in verschiedenen Wellenlängen. Wer jede Ressource entsprechend den von ihr bereitgestellten Informationen nutzt, erhält ein umfassenderes Bild davon, wie Exoplaneten erforscht werden.

Ein guter Einstieg ist, im Katalog einen Planeten auszuwählen, seinen Eintrag zu erkunden und die Methode oder Einrichtung anzusehen, die mit seiner Entdeckung verbunden ist. Anschließend lässt sich die Erkundung mit der dreidimensionalen Visualisierung ausweiten, man kann herausfinden, was Hubbles Instrumente untersuchen, oder sich über Citizen-Science-Projekte informieren. Entscheidend ist, auf die Art der jeweiligen Ressource zu achten: Daten und Beschreibungen, interaktive Darstellungen, Lichtanalysen oder Informationen zu Transits.