Alpha Centauri, das unserer Sonne am nächsten gelegene Sternensystem, ist wie eine Fundgrube mit vielen wissenschaftlichen Entdeckungen, die nur darauf warten, entdeckt zu werden. Es ist unter anderem so überzeugend, dass unsere Bemühungen, dort extrasolare Planeten aufzuspüren, bisher keine konkreten Ergebnisse gebracht haben. Während die Erforschung von Exoplaneten in den letzten Jahren mit 4.575 bestätigten Planeten in 3.392 Systemen in der Milchstraße (und sogar benachbarten Galaxien) exponentiell vorangekommen ist, haben Astronomen immer noch Schwierigkeiten festzustellen, ob jemand nebenan ist.
In den kommenden Jahrzehnten Durchbruchinitiativen plant, eine Mission namens Starshot dorthin zu schicken, ein Lichtsegelboot, das die Reise in 20 Jahren machen könnte. Auf 16. November , Breakthrough Initiatives kündigte ein weiteres Projekt zum Aufspüren von Exoplaneten nebenan an. Es heißt die Teleskop zur interferometrischen Orbit-Locus-Überwachung unserer astronomischen Nachbarschaft (TOLIMAN), ein Weltraumteleskop, das sich der Suche nach felsigen Planeten widmet, die in der zirkumsolaren bewohnbaren Zone von Alpha Centauri (auch bekannt als „Goldlöckchen-Zone“) kreisen.
Das Projekt, das vom arabischen Namen für Alpha Centauri stammt, ist eine Gemeinschaftsarbeit von Breakthrough Initiatives und Das Jet Propulsion Laboratory der NASA (NASA JPL) in Kalifornien und der University of Sydney und Raumfahrt kennen in Australien. Die Arbeiten an der Mission begannen im April 2021 mit einem Zuschuss in Höhe von 788.000 US-Dollar, der Sabre Astronautics von der australischen Regierung gewährt wurde Internationale Raumfahrtinvestitionen: Kapazitäten erweitern .
Künstlerische Darstellung des Planeten um Alpha Centauri B. Credit: ESO
Wer ist nebenan?
Wie Starshot ist auch Project TOLIMAN teilweise von dem inspiriert, was wir in den letzten Jahren über unseren nächsten stellaren Nachbarn gelernt haben. Im Jahr 2016 haben Astronomen mit dem Blasser roter Punkt Kampagne bestätigte das Vorhandensein eines felsigen Planeten, der innerhalb der bewohnbaren Zone von Alpha Centauri C (Proxima Centauri) (Proxima b) kreist. Im Jahr 2020, a zweiter Exoplanet angekündigt wurde (Proxima c), eine mögliche Supererde oder ein Mini-Neptun, der sich weit außerhalb der Umlaufbahn von Proxima b befindet.
Es gab auch die mysteriöses Funksignal im Jahr 2020 entdeckt, die anscheinend von Proxima Centauri stammt. Dies wurde zwar kürzlich als Erdgebundene Störungen , es hat immer noch unsere Faszination für unseren nächsten Sternennachbarn geschürt. Es gibt jedoch noch viele unbeantwortete Fragen zu Alpha Centauri A+B, nicht zuletzt, ob dieses Doppelsystem möglicherweise eigene potenziell bewohnbare Planeten haben könnte.
Alle bisherigen Versuche, die Existenz von Exoplaneten um Alpha Centauri A+B zu bestätigen, haben zu keinem endgültigen Ergebnis geführt. Im Jahr 2012 kündigten Astronomen die mögliche Entdeckung eines Exoplaneten um Alpha Centauri B an, aber später stellte sich heraus, dass dies das Ergebnis eines Artefakts in der Datenanalyse war. Aber Anfang dieses Jahres wurde ein Exoplaneten-Kandidat ( Kandidat 1 , oder C1) wurde in der bewohnbaren Zone von Alpha Centauri A entdeckt, möglicherweise einer Supererde oder einem Mini-Neptun.
Ein Teil des Problems bei Alpha Centauri A+B besteht darin, dass diese eng umlaufenden Binärdateien die effektivsten Methoden zur Exoplanetenjagd zunichte machen. Da die beiden Sterne regelmäßig aneinander vorbeilaufen (vorbeigehen), gibt es regelmäßige Helligkeitseinbrüche von einem Stern, der den anderen blockiert. Dies macht es sehr schwierig, Leuchtkrafteinbrüche zu erkennen, die durch einen vor ihnen vorbeiziehenden Exoplaneten (auch bekannt als der .) verursacht werden könnten Transitmethode ).
Diese künstlerische Darstellung zeigt den Planeten Proxima b, der den Roten Zwergstern Proxima Centauri, den dem Sonnensystem am nächsten gelegenen Stern, umkreist. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Ebenso macht es der Gravitationseinfluss, den A und B aufeinander ausüben, extrem schwierig festzustellen, ob ein „Orbitalwackeln“ durch die Gravitationskraft von Planeten verursacht wird. Dies ist als Radialgeschwindigkeitsmethode (oder Doppler-Spektroskopie) bekannt, dieselbe Methode, die Astronomen verwendet haben, um Proxima b und Proxima c zu entdecken, die ihren lockerer gebundenen Begleiter Proxima Centauri umkreisen.
Bis heute wurde der größte Teil der bestätigten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems von Weltraumteleskopen entdeckt, die auf der Transit-Methode beruhten – wie Kepler der NASA und der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Bodengebundene Observatorien mit leistungsstarken Spektrometern – wie die Sehr großes Teleskop (VLT), die Der Observatoriumsstuhl , das W. M. Keck-Observatorium , und viele mehr – den zweitgrößten Anteil mit der Radial Velocity Method entdeckt.
Um Exoplaneten näher an der Heimat zu finden, sind jedoch feiner abgestimmte Instrumente erforderlich, und hier kommt die TOLIMAN-Mission ins Spiel Pete Klupar , der Chefingenieur von Durchbruch-Uhr sagte in einer kürzlich erschienenen Breakthrough Initiatives Pressemitteilung :
„Auf diesen nahegelegenen Planeten wird die Menschheit unsere ersten Schritte in den interstellaren Raum mit schnellen, futuristischen Robotersonden unternehmen. Wenn wir die nächsten paar Dutzend Sterne betrachten, erwarten wir, dass eine Handvoll Gesteinsplaneten wie die Erde in der richtigen Entfernung umkreisen, damit flüssiges Oberflächenwasser möglich ist. Das Signal, das wir suchen, erfordert einen echten Sprung in der Präzisionsmessung.“
Treffen Sie TOLIMAN
Das TOLIMAN-Konzept wurde erstmals vorgeschlagen von Professor Peter Tuthill des Sydney Institute for Astronomy (an der University of Sydney) während der 2018 SPIE Astronomical Telescopes+Instrumentation Conference in Austin, Texas. Wie sie in ihrem Vorschlagspapier feststellten, sollte das Teleskop die Wahrscheinlichkeit von Gesteinsplaneten in bestimmten Sternensystemen einschränken, wobei Sternen innerhalb von 10 Parsec (32,6 Lichtjahre) besondere Aufmerksamkeit gewidmet wurde.
Künstlerische Darstellung des Weltraumteleskops TOLIMAN. Kredit: Tuthillet al. (2018)
Wie sie erklärten, war der Schlüssel zu diesem Teleskop ein diffraktives Pupillenspiegelmuster, das das Licht nicht in einen eng fokussierten Strahl konzentriert (was bei herkömmlichen Teleskopen der Fall ist). Stattdessen streuen die Spiegel von TOLIMAN Sternenlicht in ein komplexes Blumenmuster, das es einfacher macht, die feinen Details zu registrieren, die erforderlich sind, um die kleinen „Wackeln“ in der Bewegung eines Sterns zu erkennen, die durch den Gravitationseinfluss eines oder mehrerer Planeten verursacht werden.
Man könnte sagen, dass TOLIMAN einen verfeinerten Ansatz für die Radialgeschwindigkeitsmethode bietet, indem es es erleichtert, schwache Signale bei spektroskopischen Beobachtungen eines Sterns herauszukitzeln. Zum Zeitpunkt der SPIE-Konferenz 2018 wurde das Potenzial des Teleskops bereits durch eine Foundational Mission Study bewertet, die gemeinsam von der Breakthrough Prize Foundation und der University of Sydney finanziert wurde. Wie Dr. Eduardo Bendek , ein Mitglied des Teams des Jet Propulsion Laboratory der NASA, genannt :
„Selbst für die nächsten hellen Sterne am Nachthimmel ist das Auffinden von Planeten eine große technologische Herausforderung. Unsere TOLIMAN-Mission wird ein maßgeschneidertes Weltraumteleskop starten, das die Position des Sterns am Himmel sehr genau vermisst. Wenn ein Planet den Stern umkreist, wird er an dem Stern ziehen und ein winziges, aber messbares Wackeln verraten.“
Möglichkeiten für die Zukunft
Die Fähigkeit, die Anwesenheit von Exoplaneten um unseren nächsten stellaren Nachbarn herum zu erkennen, wird mit Sicherheit die Spielregeln ändern. In einer Entfernung von 4,24 bis 4,37 Lichtjahren von der Erde werden die Sterne des Alpha Centauri-Trinärs der erste Ort sein, an den wir interstellare Sonden senden, wie zum BeispielSternenschuss. Die Entdeckung von Proxima b und c hat bereits die Unterstützung für interstellare Missionen inspiriert, die diese Planeten aus der Nähe untersuchen könnten.
Project Starshot, eine von der Breakthrough Foundation geförderte Initiative, soll die erste interstellare Reise der Menschheit sein. Bildnachweis: Durchbruchinitiatives.org
Seit seiner Entdeckung war Proxima b die Quelle wissenschaftlicher Debatten. Obwohl es viele der Qualifikationen für 'Bewohnbarkeit' erfüllt, besteht das Problem, dass es mit einem aktiven Stern verbunden ist, der zum Aufflammen neigt. Dennoch enthält ein Großteil der seit seiner Entdeckung durchgeführten theoretischen Forschung und Klimamodellierung den Vorbehalt, dass die Bewohnbarkeit vom Zustand der Atmosphäre des Planeten und dem Vorhandensein von Oberflächenwasser abhängt.
In allen Fällen gaben die verantwortlichen Forscher an, dass alle Entscheidungen bezüglich der möglichen Bewohnbarkeit von zukünftigen Entdeckungen abhängen. Schon seit Alpha Centauri A ein sonnenähnlicher Stern ist, der weniger aktiv ist als Proxima Centauri, wäre es gut zu wissen, ob irgendwelche Gesteinsplaneten in seiner bewohnbaren Zone kreisen. Besagter Projektleiter Professor Peter Tuthill von dem Sydney Institute for Astronomy an der University of Sydney öffnet diese Mission ein neues Fenster zum Universum:
„Astronomen haben Zugang zu erstaunlichen Technologien, die es uns ermöglichen, Tausende von Planeten zu finden, die Sterne in weiten Teilen der Galaxie umkreisen. Aber wir wissen kaum etwas über unseren eigenen himmlischen Hinterhof. Es ist ein modernes Problem; Wir sind wie netzversierte Städter, deren Social-Media-Verbindungen global sind, aber wir kennen niemanden, der in unserem eigenen Block lebt.
„Das Kennenlernen unserer planetarischen Nachbarn ist enorm wichtig. Auf diesen Nachbarplaneten haben wir die besten Aussichten, Atmosphären, Oberflächenchemie und möglicherweise sogar die Fingerabdrücke einer Biosphäre – die vorläufigen Signale des Lebens – zu finden und zu analysieren.“
„Unsere nächsten stellaren Nachbarn – die Systeme Alpha Centauri und Proxima Centauri – erweisen sich als außerordentlich interessant.“ hinzugefügt Dr. Pete Worden, Executive Director von Breakthrough Initiatives.“ Die TOLIMAN-Mission wird ein großer Schritt sein, um herauszufinden, ob es dort lebensfähige Planeten gibt.“
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