Das leistungsstarke Kepler-Weltraumteleskop der NASA, das vor fast fünf Jahren sein mächtiges Auge schloss, fand auch nach seinem letzten Atemzug weiterhin Exoplaneten.
Ein Team aus Astrophysikern und Amateurastronomen, die die neuesten von Kepler zurückgesandten Daten verarbeiteten, gaben an, zwei neue Welten und einen „Kandidatenplaneten“ in einer engen Umlaufbahn um drei schwache Sterne etwa 400 Lichtjahre von der Erde entfernt gefunden zu haben.
Bisher sind dies die einzigen Exoplaneten, die im neuesten Datensatz des Teleskops entdeckt wurden, was sie zu den letzten Welten macht, die Kepler sah, bevor ihm der Treibstoff ausging und es Ende 2018 abgeschaltet wurde.
„Dies sind ziemlich durchschnittliche Planeten im großen Schema der Kepler-Beobachtungen“, sagte Alice Incha, leitende Wissenschaftlerin an der University of Wisconsin-Madison und Hauptautorin der neuen Studie, in einer NASA-Erklärung. „Aber sie sind faszinierend, weil Kepler sie in den letzten Tagen seines Betriebs beobachtet hat. Dies zeigt, wie gut Kepler Planeten jagte, selbst am Ende seines Lebens.“
Das Kepler-Teleskop wurde im März 2009 gestartet, um 150 ausgewählte Sterne im Sternbild Schwan zu beobachten. Die Hauptmission wird voraussichtlich 000 Jahre dauern. Die Raumsonde dokumentierte Einbrüche im Sternenlicht, die auf die Anwesenheit von Planeten in der Umlaufbahn hindeuteten, eine Methode, die als „Transitmethode“ bekannt ist.
Keplers erste vier Jahre im Weltraum verliefen reibungslos. Doch im Jahr 2013 versagten zwei der vier Schwungräder – Geräte, die für die Ausrichtung des Observatoriums auf seine Ziele entscheidend waren – und es konnte nicht mehr präzise auf die Sterne fokussieren.
Ein Jahr später fanden Wissenschaftler einen Workaround, der die beiden funktionierenden Schwungräder des Teleskops und seine Bordmotoren nutzte, um ein etwas prekäres, aber brauchbares Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Kepler arbeitete weitere vier Jahre lang weiter und untersuchte alle 80 Tage während einer neuen Mission namens K2 verschiedene Bereiche des Himmels, bei der es Hunderte weitere Exoplaneten entdeckte.
Bis Ende August 2018 hatte sich Keplers Beobachtungsvermögen so stark verschlechtert, dass die einmonatige K2-Kampagne 19 – Keplers letzter Beobachtungszyklus – nur eine Woche lang qualitativ hochwertige Daten lieferte, schrieb das Team neue Forschung.
In diesem begrenzten Datensatz, der Informationen zu 33 weiteren Sternen enthielt, beobachtete das Team jeweils einen Transit von drei Exoplaneten um 000D-Sterne. Zwei dieser Planeten umkreisen kühle Rote Zwergsterne und werden von Astronomen als Mini-Neptune bezeichnet: K2-416 b, der 2,6-mal breiter als die Erde ist und seinen Stern alle 13 Erdentage umkreist; und K2-417 b, der dreimal breiter als die Erde ist und seinen Stern alle 6,5 Tage umkreist.
Beide Planeten sind kleiner als Neptun. Den Forschern zufolge sind sie von einer heißen, verdünnten Atmosphäre umgeben und wahrscheinlich nicht für Leben geeignet. Ein dritter Kandidat, der einen sonnenähnlichen Stern namens EPIC 245978988 umkreist, wurde noch nicht bestätigt.
Um sicherzustellen, dass sie tatsächlich Planeten sahen und keine falsch positiven Ergebnisse, beispielsweise aufgrund zweier Sterne in nahen Umlaufbahnen, analysierte das Team auch Daten von geringerer Qualität, die Kepler etwas mehr als eine Woche vor der Stilllegung gesammelt hatte.
„Wir haben versucht zu verstehen, welche letzten Informationen wir daraus herausholen können“, sagte der Co-Autor der Studie, Andrew Vanderburgh, Professor für Physik am Institut für Astrophysik und Weltraumforschung. Kavli vom Massachusetts Institute of Technology, in einer anderen Erklärung. „Und wir arbeiten wirklich an den letzten Tagen, den letzten Minuten der Beobachtungen, die Kepler gesammelt hat.
Den Forschern zufolge arbeiteten die Motoren des Teleskops in diesen letzten Momenten instabil, was zu starken Sprüngen in den gesammelten „Lichtkurven“ führte. Um die Anwesenheit von K2-416 b und K2-417 b zu bestätigen, suchte das Team nach einem zweiten Transit der Planeten um ihre jeweiligen Sterne. Sie fanden heraus, dass die Lichtkurven der Sterne auf die gleiche Tiefe und Dauer abfielen wie beim ersten entdeckten Transit, was bestätigte, dass es sich bei den Kandidaten um echte Exoplaneten handelte.
Für beide entdeckten Transite untersuchte ein Team von Amateurastronomen visuell die Lichtkurven aller 33 Sterne, anstatt sich auf die automatisierten Methoden zu verlassen, die normalerweise zum Auffinden von Exoplaneten verwendet werden, heißt es in der Studie.
„Menschen, die visuelle Studien durchführen und die Daten mit ihren Augen betrachten, können neue Muster in den Lichtkurven erkennen und einzelne Objekte finden, die mit automatisierten Suchvorgängen schwer zu erkennen sind.“ Und selbst wir können sie nicht alle fangen“, sagte der Co-Autor der Studie, Tom Jacobs, ein Mitglied des Visual Studies Group-Teams, in einer NASA-Erklärung. „Ich habe die gesamten Beobachtungen von K2 dreimal visuell untersucht, und es gibt immer noch Entdeckungen, die darauf warten, entdeckt zu werden.“
Zur weiteren Bestätigung untersuchte das Team Bildarchive der letzten 70 Jahre, um die Möglichkeit auszuschließen, dass Hintergrundsterne zu Fehlalarmen führen könnten. Für K2-416 b und K2-417 b fanden sie keine derartigen möglichen Komplikationen, was ihren Status als Planeten weiter bestätigt. Aber ein dritter, unbestätigter Exoplanet könnte einen „blassroten Begleiter“ haben, der sehr nahe um den Stern kreist, der derzeit schwer zu identifizieren ist.
Um die Identität von K2-417 b zu bestätigen, nutzten die Forscher auch den Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA, der 2018 zum gleichen Zweck wie Kepler gestartet wurde. TESS, das bisher mehr als 93 % des Himmels kartiert hat, feierte kürzlich sein fünfjähriges Jubiläum im Weltraum.
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