ARIEL
Atmosphären von Exoplaneten im Visier
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Wien
astronews.com
21. März 2018

Zwar kennen Astronomen inzwischen mehrere tausend extrasolare Planeten, doch weiß man über die Eigenschaften dieser fernen Welten bislang noch vergleichsweise wenig. Die Mission ARIEL der europäischen Weltraumagentur ESA soll dies ändern. Sie wird die Atmosphären von heißen Exoplaneten analysieren. Der Start der Mission ist für 2028 vorgesehen.

Künstlerische Darstellung des Fluges von ARIEL zum Bestimmungsort außerhalb der Erdbahn. Bild: ESA/STFC RAL Space/UCL/Europlanet-Science Office [Großansicht]

Die Europäische Weltraumagentur ESA hat das Weltraumobservatorium ARIEL als neue Exoplaneten-Mission mit geplantem Start im Jahr 2028 ausgewählt. ARIELs Ziel wird es sein, fundamentale Fragen zur Entstehung und Evolution von extrasolaren Planetensystemen zu beantworten. Während ihrer vierjährigen Mission wird ARIEL tausend Planeten in der Umlaufbahn um andere Sterne beobachten und die chemische Zusammensetzung von Planetenatmosphären untersuchen.

ARIEL wurde in einem internationalen Konsortium von über 60 Instituten aus 15 ESA-Mitgliedsstaaten entwickelt. "Auch wenn wir bisher ca. 3800 Exoplaneten entdeckt haben, so bleiben ihre Eigenschaften und ihre Zusammensetzung noch immer rätselhaft", so der Leiter der österreichischen Beteiligung Manuel Güdel vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. "ARIEL wird eine genügend große Anzahl dieser Planeten untersuchen, um die komplexen chemischen Vorgänge in ihren Atmosphären zu charakterisieren. Damit können wir die Frage beantworten, wie diese Planeten um andere Sterne aufgebaut und wie sie entstanden sind."

ARIEL wird verschiedene Planeten in der Größe von Jupiter oder Neptun sowie sogenannte Supererden, also Planeten im Größenbereich zwischen der Erde und Neptun, beobachten. "Der Stern selbst, und insbesondere seine Magnetfelder mit seiner Ultraviolett- und Röntgenstrahlung, sind mitverantwortlich dafür, wie sich Atmosphären verhalten und entwickeln", erklärt Theresa Lüftinger, ebenfalls vom Institut für Astrophysik der Universität Wien.

Warme und heiße Exoplaneten in einer engen Umlaufbahn um ihren Stern stehen im Zentrum der Aufmerksamkeit der ARIEL-Mission. Gerade auf solchen Planeten kann die Atmosphärenchemie besonders gut untersucht werden. Die bis zu 2000 Grad heißen Atmosphärenschichten lassen die verschiedenen Moleküle optimal zirkulieren und hindern sie am Absinken in tiefe Schichten oder an der Bildung von undurchsichtigen Wolken. Umgekehrt steigen auch Moleküle aus tiefen Schichten des Planeten in die obere Atmosphäre hinauf, womit sie von ARIEL detektiert werden können und damit Aufschluss über den Aufbau und die Entstehungsgeschichte des Planeten geben.

ARIEL wird mit einem metergroßen Spiegelteleskop sichtbares Licht und Infrarotlicht von Sternen aufnehmen. Ein Spektrometer spaltet das Licht in einen "Regenbogen" auf, in dem dann die "Fingerabdrücke" von Atmosphärengasen auftauchen, sobald der Planet an seinem Stern vorüberzieht. Bei der Analyse kommt die Instrumentenexpertise des Wiener Instituts für Astrophysik zum Tragen. "Die mit ARIEL geplanten Messungen von Spektren von Exoplanetenatmosphären sind nur durch das von uns entwickelte hochgenaue Nachführsystem des Teleskops möglich. Die kleinste Abweichung in der Ausrichtung des Instruments würde die schwachen Planetensignale verschmieren", sagt der Verantwortliche für die Softwareentwicklung, Roland Ottensamer.

ARIEL wird nach derzeitiger Planung im Jahr 2028 vom Weltraumbahnhof Kouru in Französisch-Guayana gestartet und in einer Distanz von rund 1,5 Millionen Kilometern von der Erde geparkt. Dort wird der Satellit vom Sonnenlicht abgeschirmt. Die wissenschaftlichen Entdeckungen von ARIEL werden, so die Hoffnung der beteiligten Wissenschaftler, das Verständnis des Ursprungs und der Evolution von Planetensystemen revolutionieren und helfen, unser eigenes Sonnensystem mit vielen unterschiedlichen Systemen in unserer Galaxie zu vergleichen.

ARIEL steht für "Atmospheric Remote sensing Infrared Exoplanet Large survey mission" und ist Teil des Programms Cosmic Vision der europäischen Weltraumagentur ESA.