München (Deutschland) – Während die Bestätigung eines potenziell lebensfreundlichen erdähnlichen Exoplaneten noch immer in den sprichwörtlichen Sternen steht, skizziert eine Forschergruppe ein neues Konzept zur Suche nach Exomonden.
Copyright: NASA/ESA u. G. Bacon (STScI)
Wie das Team um Thomas O. Winterhalder von der Eurpoäischen Südsternwarte (ESO) vorab via ArXiv.org in der Reihe der „ESO Expanding Horizons White Papers“ erläutert, steht bislang der Nachweis eines extrasolaren Mondes, also eines Trabanten, der einen Planeten in einem anderen System als das unserer eigenen Sonne umkreist, noch aus.
Dabei seinen mondartige Begleiter extrasolarer Planeten wissenschaftlich von großer Bedeutung, weil sie wertvolle Einsichten in die Planetenentstehung, Migration von Planetensystemen und zu möglichen habitalen Lebensräumen außerhalb unseres Sonnensystems liefern könnten. Schon in unserem eigenen Sonnensystem dienen etwa die Eismonde von Jupiter und Saturn als wichtige Modelle für zahlreiche dieser Prozesse. Eine Vielzahl dieser Welten gilt als potenziell lebensfreundliche außerirdische Orte, da sie vermutlich unter ihren kilometerdicken Eiskrusten über flüssige Wasserozeane verbergen.
Während die klassischen Planeten-Suchmethoden, wie etwa die Transitmethode oder die Radialgeschwindigkeitsmessung, für Planeten gut funktionieren, stoßen diese Methoden bei der Suche nach Exomonden an ihre Grenzen: Die gravitativen und lichttechnischen Signale, die ein Mond erzeugt, sind schlichtweg zu schwach, um sie mit den derzeit verfügbaren Verfahren mit hoher Sicherheit von Störsignalen zu trennen.
Die Autoren der Studie untersuchen stattdessen die Möglichkeiten einer sogenannten optischen Interferometrie in der Größenordnung von mehreren Kilometern. Diese Methode würde mehrere optische Teleskope über große Entfernungen hinweg koppeln und so eine hochauflösende Positionsbestimmung (sog. Astrometrie) ermöglichen, wie sie mit klassischen Einzelinstrumenten nicht erreichbar ist. Mit einer solchen Präzision könnten die winzigen abweichenden Bahnbewegungen eines Planeten, die durch einen Mond verursacht werden, erstmals eindeutig nachgewiesen werden.
Dabei misst die beschriebene astrometrische Methode die minimale Schwankung der Position eines Planeten relativ zu seinem Stern über längere Zeit. Dort, wo ein Planet einen massiven Begleiter besitzt, erzeugt dieser eine charakteristische, wenn auch sehr subtile Abweichung im Bewegungsverlauf des Planeten, die nur mit höchster Präzision sichtbar wird.
Das Konzept einer kilometerlangen interferometrischen Anlage ist technisch zwar ambitioniert. Dennoch zeigen die Forschenden in ihrer Studie, dass eine solche Anlage – mit einer astrometrischen Genauigkeit von rund 1 Mikrobogensekunde – Detektionen von in etwa erdgroßen oder auch kleineren auf stabilen Umlaufbahnen um Jupiter-ähnliche Planeten im Bereich von etwa 50 bis 200 Parsec ermöglichen könnte. Je nach Konfiguration könnten sogar Monde mit Massen knapp unterhalb der Erdmasse identifiziert werden, wenn ausreichende Beobachtungsserien über die Zeit gewonnen werden.
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Ein Vorteil dieser astrometrischen Methode liegt darin, dass sie nicht auf die zufällige Konstellation eines Vorbeizuges eines Planeten vor der „Sonnenscheibe“ seines Sterns , (sog. Transit) angewiesen ist und stattdessen direkt die dynamischen Bewegungen des Systems misst. Da Transitmethoden nur jene Systeme erfassen, deren Bahnebenen exakt zu unserem Blickwinkel ausgerichtet sind, entgeht dieser klassischen Suche ein großer Teil der potenziellen Exomond-Population. Die interferometrische Beobachtung erweitert dieses Fenster also erheblich – vorausgesetzt, die technischen Voraussetzungen können realisiert werden.
Zwar wäre der Bau einer kilometergroßen optischen Interferometrie extrem kostspielig und technisch herausfordernd, doch seien solche technologischen Sprünge notwendig, um die bislang unsichtbare Klasse extrasolarer Monde erstmals systematisch zu erkunden. Die direkte Entdeckung von Exomonden würde nicht nur unser Verständnis von Planetensystemen vertiefen, sondern auch neue Parameter für die Suche nach potenziell habitablen Welten außerhalb unseres Sonnensystems liefern, so die Autoren abschließend.
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Quelle: ArXiv.org
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