Der Exoplaneten - Thread

[Liopleurodon]

Die Raumsonde Gaia soll im August 2013 gestartet werden. Angeblich erwarten uns damit die Entdeckung von

Bis zu einer Million Asteroiden und Kometen innerhalb unseres Sonnensystems.
Dreißigtausend Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.

Richtig, lassen wir uns mal überraschen.

Schlecht sieht es für den Terrestrial Planet Finder aus:

Ja, erdähnliche Planeten hatten damals keine so große Priorität.

[xanrof]

Wie müsste so ein Teleskop aussehen, mit dem man Exoplanenten detailliert sehen kann?

Kann man ähnlich wie bei Radioteleskopen zehn Hubble-Teleskope zusammenschalten und kriegt dann ein tolles Bild?

Das Problem ist zunaechst das Aufloesungsvermoegen der optischen Geraete. Dieses laesst sich erstmal vergroessern, indem man den Durchmesser der Teleskopoeffnung vergroessert. Ein Limit ergibt sich allerdings durch Turbulenzen der Atmosphaere.
In einem naechsten Schritt kann man dann mehrere, parallel blickende Teleskope zusammenschalten und deren Beobachtungen zusammenrechnen. Das alles wurde in den Kommentaren hier ja schon erwaehnt.

Ein weitere Verbesserung liese sich nun erreichen, indem man den Abstand der Teleskope weiter vergroessert. Dies geht aber auch nur bis zu einem bestimmten Mass.
Bei den herkoemmlichen Telekop-Arrays sind die Einzelgeraete maximal nur einige 100m voneinander entfernt, d.h. die Beobachtungen gehen durch den gleichen atmosphaerischen Bereich. Stoerungen durch Luft-Turbulenzen lassen sich so einigermassen abgleichen und herausrechnen.

Waeren die einzelnen Teleskope sehr viel weiter von einander entfernt, waere das Hintergrund-Rauschen sehr viel groesser und man wuerde den Vorteil des grossen Abstandes wieder verlieren.

Bei richtig grossen Entfernungen auf der Erde kaeme noch dazu, dass durch die Erdkruemmung auch der Weg des Lichts durch Atmosphaere groesser wird.
Letztlich wird man jeden Vorteil verlieren.

Eine Loesung waere, wie du auch schreibst, ein Array aus mehreren Weltraum-gestuezten Teleskopen.

Ein noch bessere Loesung waere ein Array, in dem sich die Telekope nicht alle in Erdnaehe befinden, sondern im Sonnensystem verteilt (also viel groesserer Abstand zueinander)

[Thomas W. Riker]

Teleskope, mit denen man erdähnliche Planeten sichtbar machen könnte, wären z.B. der Terrestrial Planet Finder (Terrestrial Planet Finder ? Wikipedia) und die Gaia-Sonde, deren Start immerhin für August 2013 geplant ist (Gaia (Raumsonde) ? Wikipedia).

Ich habe gerade mal den link repariert:
Es gibt immer Probleme, wenn links mit ")" enden.
Die ")" muß man nachträglich vor [/url] editieren, sonst funktioniert der link nicht.

[Rarehero]

@xanrof
Prinzipiell ist es aber möglich, ein nahezu beliebig großes Arrays im Weltraum zu konstruieren, mit dem noch in hunderten oder tausenden Lichtjahren Planeten detailliert beobachten kann? Weißt da das mit Sicherheit?

[xanrof]

@xanrof
Prinzipiell ist es aber möglich, ein nahezu beliebig großes Arrays im Weltraum zu konstruieren, mit dem noch in hunderten oder tausenden Lichtjahren Planeten detailliert beobachten kann? Weißt da das mit Sicherheit?

Ja, das wuerde sicher funktionieren.

Ich aber kann nicht ausrechnen, wo die Entfernungsgrenze liegt. Bei einem Array ist das ziemlich kompliziert, da spielen viele Faktoren eine Rolle.

Hier ist ne Liste von direkt beobachteten Exoplaneten. Deren Entfernungen sind alle <500 LJ.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_extrasolar_planets_directly_imaged

Deren direkte Beobachtungen wurden uebrigens alle in IR (=groessere Wellenlaenge) gemacht, eine weitere Methode, die Aufloesung etwas zu verbessern.




@TWR: Danke fuer den Tip, das ist mir auch schon ein paar Mal aufgefallen.

[Thomas W. Riker]

Das Hauptproblem ist, die Abstände der Teleskope exakt beizubehalten.
Dies ist bei GPS, dem entstehenden europäischen Galileo und bei der beendeten Mond-Mission GRAIL (eigener Thread) eine der Hauptaufgaben.
Bei Abständen, die größer als die Erdbahn wären, könnte man bei Sternen auch besser die Parallaxen bestimmen.

[xanrof]

Das Hauptproblem ist, die Abstände der Teleskope exakt beizubehalten.

Ja, richtig.
Aber ich vermute (nicht mein Spezialgebiet), dass es nicht allzu kompliziert ist, Aenderungen der Entfernungen durch Berechnungen zu kompensieren, wenn die Bahnen der Telekope genau bekannt sind.

Solche Geraete habe ja eine Lebensdauer von rund 20 Jahren. Es sollte moeglich sein, die Telekope so zu plazieren, dass Aenderungen gar nicht auftreten (Lagrange-Punkte) oder nur sehr gering sind.

Oder?

[Thomas W. Riker]

Die Lagrange-Punkte 1 bis 3 sind leider nicht völlig gravimetrisch stabil, daher sind Satelliten (z.B. Planck) auf L2 gezwungen, den Kurs mit

http://de.wikipedia.org/wiki/Lissajous-Figur zu korrigieren.

[xanrof]

Ah, ok. Das mit den Lissajous-Bahnen war mir neu.

Hier gibt es einen schoenen SuW-Artikel dazu:
Themen der Wissenschaft: Die Bahnen der Weltraumteleskope Herschel und Planck - Sterne und Weltraum

[Spocky]

Da glaube ich ja noch nicht dran. Man müsste den Planeten auch sehen (abbilden) können, um solch eine Behauptung zu verifizieren. Bisher ist noch kein Teleskop einsatzbereit, welches einen erdgroßen Planeten wirklich sichtbar machen könnte, und sei es auch nur als einzelnen Bildpunkt.

Die aus den anderen Methoden (Radialgeschwindigkeit, Transits) abgeleiteten Parameter können sehr irreführend und missverständlich sein. Mal ganz abgesehen davon, dass die Presse uns auch diese "Super-Erden" schon als "erdähnlich" oder "möglichen Erdzwilling" verkaufen wollte.

Und geht man alleine nach Radius, Masse und Dichte, so würde auch die Venus als "erdähnlich" durchgehen. Selbst einen venusähnlichen Planeten auf einer weiter entfernten Umlaufbahn könnte man mit den heute (und in 2013) verfügbaren Methoden nicht von einer echten Erde unterscheiden.

Bei den Exoplaneten gibt es also noch eine Menge Spreu vom Weizen zu trennen....

Was ich mir bei den Transits vorstellen könnte wäre folgendes: Was müsste man denn in den Spektrallinien finden, was sicher auf einen erdähnlichen Planeten hindeutet?

IMHO wären das doch entweder Sauerstoff oder Ozon. Gut, wenn man das findet hat man ja quasi schon den Jackpot, weil beides wohl nur anzutreffen ist, wenn es immer wieder neu gebildet wird, dann hätte man ja fast schon den Nachweis für Leben.

Wasserdampf? Wäre das vielleicht eine Möglichkeit? Oder sind die Messungen dafür zu empfindlich und zeigen bereits zu geringe Spuren an?

[Liopleurodon]

Was ich mir bei den Transits vorstellen könnte wäre folgendes: Was müsste man denn in den Spektrallinien finden, was sicher auf einen erdähnlichen Planeten hindeutet?

IMHO wären das doch entweder Sauerstoff oder Ozon. Gut, wenn man das findet hat man ja quasi schon den Jackpot, weil beides wohl nur anzutreffen ist, wenn es immer wieder neu gebildet wird, dann hätte man ja fast schon den Nachweis für Leben.

Wasserdampf? Wäre das vielleicht eine Möglichkeit? Oder sind die Messungen dafür zu empfindlich und zeigen bereits zu geringe Spuren an?

Als mögliche Bioindikatoren gelten heute wie schon genannt Sauerstoff und Ozon, zusätzlich Methan. Wasserdampf lässt sich im IR-Spektrum ebenfalls nachweisen und ist eine Grundvoraussetzung für einen "erdähnlichen Planeten".

[Rarehero]

@Xanrof
Der Gedanke ist der, dass man noch weit entfernt Planeten so detailliert beobachten könnte, dass man eine Zivilisation auf diesen Planeten nachweisen, vielleicht sogar direkt beobachten könnte. Wenn dies möglich sein sollte, dann würde dies vielleicht erklären, warum es so still im Universum ist: Sobald man in der Lage ist, entfernte Zivilisationen zu entdecken und zu beobachten, muss dem Beobachter auch klar sein, dass man für jede andere ähnliche weit entwickelte Zivilisation ebenfalls sichtbar ist. Somit würde es sich erübrigen, dem Universum von der eigenen Existenz berichten zu wollen oder auf Signale anderer Zivilisationen zu lauschen. Das Einzige, was alle Zivilisationen bräuchten, um sich mitzuteilen und im von anderen zu erfahren ist ein großes Teleskop.

[Liopleurodon]

Das Einzige, was alle Zivilisationen bräuchten, um sich mitzuteilen und im von anderen zu erfahren ist ein großes Teleskop.

Ich korrigiere hier mal ein wenig. Man braucht dafür kein großes, sondern ein riesengroßes Teleskop. Um so kleine Strukturen wie das Nachtleuchten einer großen Stadt auf interstellare Distanzen auflösen zu können, braucht es ein Teleskop in der Größenordnung von Kilometern. Irgendwann hatte das auch mal jemand konkret ausgerechnet und es war eine abschreckend hohe Zahl.

Und das bau erst mal.

[irony]

Man braucht dafür kein großes, sondern ein riesengroßes Teleskop. Um so kleine Strukturen wie das Nachtleuchten einer großen Stadt auf interstellare Distanzen auflösen zu können, braucht es ein Teleskop in der Größenordnung von Kilometern. Irgendwann hatte das auch mal jemand konkret ausgerechnet und es war eine abschreckend hohe Zahl.

Statt einer Dyson-Sphäre ein Dyson-Teleskop bauen. Das wäre mal was. Die Frage ist aber immer dieselbe, welchen Sinn das alles hat. Es ist sicher sinnvoll, wenn man Objekte im Sonnensystem rechtzeitig erkennen kann, die die Erde bedrohen könnten, wie z.B. Kometen, die aus der oortschen Wolke kommen. Exoplaneten sind dann eine Zugabe.

[fraken]

Statt einer Dyson-Sphäre ein Dyson-Teleskop bauen. Das wäre mal was. Die Frage ist aber immer dieselbe, welchen Sinn das alles hat. Es ist sicher sinnvoll, wenn man Objekte im Sonnensystem rechtzeitig erkennen kann, die die Erde bedrohen könnten, wie z.B. Kometen, die aus der oortschen Wolke kommen. Exoplaneten sind dann eine Zugabe.

Welchen Sinn das hat!? Wenn man denn dann endlich die zweite Erde gefunden hat, was ja höchstwarscheinlich noch vor Ablauf des Jahrzehnts passieren wird, und dann direkt nachgucken kann, ob es da so etwas wie Städte drauf gibt, ergo Zivilisation ergo intelligentes Leben, wäre das nicht sehr sinnvoll? Außerdem besteht der Sinn in solchen Projekten ja meist einfach in der Befriedigung der Neugier und nicht darin, konkrete Vorteile für die Menscheit zu erreichen.