2025/5

Neue Instrumentenchecks auf die Planeten von Proxima Centauri

Neue Ergebnisse von Nahinfrarot-Instrumenten sagen eine glänzende Zukunft für die Suche nach Leben anderswo in der Milchstraße voraus. Einige der vielversprechendsten Orte, um nach Außerirdischen zu suchen, sind den Astronomen bisher weitgehend verborgen geblieben. Jetzt leitet ein bahnbrechendes Instrument namens NIRPS (Near-Infrared Planet Searcher) die Suche nach den verlockendsten Zielen im Kosmos: potenziell erdähnliche Welten um nahe gelegene rote Zwergsterne.

Aber M-Zwerge sind auch die kleinsten und schwächsten Sterne, so dass sie und ihre Planeten schwer zu entdecken und zu untersuchen sein können. Hier kommt NIRPS ins Spiel, ein Instrument, das speziell entwickelt wurde, um subtile Anzeichen von ansonsten verborgenen Welten herauszukitzeln, indem es unübertroffen hochpräzise Messungen von M-Zwergen durchführt, die den größten Teil ihres Lichts im infraroten und nahen Infrarot emittieren. Aber M-Zwerge sind auch die kleinsten und schwächsten Sterne, so dass sie und ihre Planeten schwer zu entdecken und zu untersuchen sein können. Hier kommt NIRPS ins Spiel, ein Instrument, das speziell entwickelt wurde, um subtile Anzeichen von ansonsten verborgenen Welten herauszukitzeln, indem es unübertroffen hochpräzise Messungen von M-Zwergen durchführt, die den größten Teil ihres Lichts im infraroten und nahen Infrarot emittieren.

„Ich denke, wir befinden uns im goldenen Zeitalter der M-Zwerge, in dem sie eine riesige Menge an Möglichkeiten bieten – sie sind der beste Ort, um kleine Erd-große Planeten zu entdecken“, sagt Natalie Hinkel, eine planetare Astrophysikerin an der Louisiana State University, die nicht Mitglied des NIRPS-Teams ist.

Die M-Z-Zwergengrenze

René Doyon, Professor an der Universität Montreal und Co-Principal Investigator von NIRPS, NIRPS kann Planeten finden. „Zum ersten Mal können wir im Infraroten eine Radialgeschwindigkeitsgenauigkeit von unter einem Meter pro Sekunde erreichen.“ Das bedeutet, dass NIRPS einen fernen Stern beobachten kann, der durch den Weltraum saust, und eine Änderung seiner Geschwindigkeit erkennen kann, die der Geschwindigkeit eines gemütlichen Spaziergangs durch den Park entspricht.

Im vergangenen Monat, in den René Doyon, Professor an der Universität Montreal und Co-Principal Investigator von NIRPS, seit Beginn seines Betriebs im April 2023, berichteten Forscher über ihre akribischen Beobachtungen des Roten Zwergs Proxima Centauri, dem nächsten Nachbarstern des Sonnensystems, der nur 4,2 Lichtjahre entfernt ist. NIRPS half dabei, das Vorhandensein von kontextualisierte den Durchbruch in einer Pressemitteilung zu bestätigen, einem Planeten mit etwa der Erdmasse in der habitablen Zone des Sterns, in dem flüssiges Wasser existieren könnte. Es bestätigte auch einen weiteren, kleineren Planeten, : „Zum ersten Mal können wir im Infraroten eine Genauigkeit der Radialgeschwindigkeit von unter einem Meter pro Sekunde erreichen.“ Das bedeutet, dass NIRPS einen fernen Stern beobachten kann, der durch den Weltraum saust, und eine Änderung seiner Geschwindigkeit erkennen kann, die der Geschwindigkeit eines gemütlichen Spaziergangs durch den Park entspricht., der nur hat. Schließlich widerlegte NIRPS die Existenz eines weiteren potenziellen Planeten, , Proxima Centauri.

NIRPS und andere RV-basierte Projekte sind Spektrographen, ähnlich wie Prismen, die an bestehenden Teleskopen angebracht sind. Ähnlich wie ein Prisma weißes Licht in einen Regenbogen von Farben ausbreitet, zerlegt ein Spektrograf das einfallende Sternenlicht in seine einzelnen Wellenlängen und erzeugt so ein regenbogenartiges Spektrum. „Fingerabdrücke“ verschiedener Atome und Moleküle in der Atmosphäre eines Sterns können in sein Spektrum eingeprägt werden, und sie dienen als Referenz für Planetenjäger, die nach winzigen Geschwindigkeitsverschiebungen suchen.

Doch Proxima ist ein Einzelfall, und verbesserte RV-Instrumente wie NIRPS werden einen größeren, reichhaltigeren Schatz an Welten rund um nahe gelegene M-Zwerge entdecken. Von solchen Sternen in unserer eigenen Galaxie schätzen Astronomen, dass vielleicht jeder fünfte Planet für Leben wie wir es kennen geeignet ist. Obwohl zwei Bestätigungen – und eine Ablehnung – von zuvor behaupteten Welten nicht viele Schlagzeilen machen mögen, ist das NIRPS-Ergebnis eine bemerkenswerte Leistung und ein großer Schritt vorwärts im Verständnis der wahren Natur des Planetensystems, das unserem eigenen am nächsten liegt.

Bisher hat die RV-Technik, ob im nahen Infrarot oder im optischen Bereich, mehr als 1.100 der fast 6.000 derzeit bekannten Exoplaneten entdeckt. Sie ist die zweite nach der Methode zur Erkennung von Transitplaneten, die nach Einbrüchen im Licht eines Sterns sucht, wenn ein umkreisender Planet vor ihm vorbeizieht, wie eine kreisende Motte, die sich als Silhouette einer Flamme abhebt. Insgesamt hat die Transitmethode fast 4.500 Exoplaneten hervorgebracht – fast 75 Prozent der Welten, die im Doch Proxima ist ein Einzelfall, und verbesserte RV-Instrumente wie NIRPS werden einen größeren, reichhaltigeren Schatz an Welten rund um nahe gelegene M-Zwerge entdecken. Von solchen Sternen in unserer eigenen Galaxie schätzen Astronomen, dass vielleicht jeder fünfte Planet in unserer eigenen Galaxie beherbergt. der NASA katalogisiert sind.

Diese Peinlichkeit des planetaren Reichtums bedeutet, dass NIRPS nicht allein an der Spitze der RV-Erhebungen stehen kann. Ein Großteil seiner Arbeit wird durch ergänzende Beobachtungen eines anderen Spektrografen namens High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) ergänzt, der am selben Teleskop wie NIRPS am La Silla-Observatorium in der chilenischen Atacama-Wüste angebracht ist. HARPS ist seit 2003 auf der Suche nach Planeten im Wohnmobil, obwohl es im optischen Licht und nicht im nahen Infrarot sucht, wie es NIRPS tut. Zusammen können sie echte Planeten von falsch positiven Ergebnissen unterscheiden, die durch die Flares, Flecken und magnetische Aktivität eines Sterns verursacht werden.

Doch NIRPS ist nur das jüngste in einer ständig wachsenden Familie von Planetenfindern. Er wird bei seinen Forschungsbemühungen von anderen unterstützt, wie z. B. NN-EXPLORE Exoplanet Investigations with Doppler Spectroscopy (NEID), einem weiteren extrem präzisen Nahinfrarot-Spektrografen, der von der NASA und der National Science Foundation gesponsert wird und am 3,5-Meter-WIYN-Teleskop am Kitt Peak National Observatory in Arizona betrieben wird. Ähnlich wie bei NIRPS besteht ein Großteil der Arbeit von NEID darin, Es ist daher nicht verwunderlich, dass das NIRPS-HARPS-Duo das am meisten überzeichnete Instrument am La Silla-Observatorium ist, mit einem „, die von anderen Einrichtungen bereitgestellt werden. Das Instrument hat kürzlich Kombinierte Anfrage von 3277 Stunden, die von der Transiting Exoplanet Survey Satellite Mission (TESS) der NASA und “ über einen siebenmonatigen Beobachtungszeitraum, so François Bouchy, ausserordentlicher Professor am Departement für Astronomie der Universität Genf und Co-Principal Investigator des NIRPS stammen.

Erweiterung des Exoplaneten-Katalogs

Eine solch extreme Präzision ist noch nicht alltäglich, aber ein bestehendes RV-Instrument kommt dem nahe: ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations), das am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installiert ist, kann eine Empfindlichkeit von rund 20 Zentimetern pro Sekunde erreichen. Das ist präzise genug, um Welten zu finden, die Bisher hat die RV-Technik, ob im nahen Infrarot oder im optischen Bereich, mehr als 1.100 der fast 6.000 derzeit bekannten Exoplaneten entdeckt. Sie ist die zweite nach der Methode zur Erkennung von Transitplaneten, die nach Einbrüchen im Licht eines Sterns sucht, wenn ein umkreisender Planet vor ihm vorbeizieht, wie eine kreisende Motte, die sich als Silhouette einer Flamme abhebt. Insgesamt hat die Transitmethode fast 4.500 Exoplaneten hervorgebracht – fast 75 Prozent der Welten, die in der NASA-Studie katalogisiert sind. sind, einschließlich Barnard b, der Barnards Stern umkreist, Exoplaneten-Archiv. (Proxima Centauri ist Teil eines Dreifachsternsystems.)

Weiter hinter dem kosmischen Horizont könnten Planeten, die von NIRPS erfasst werden, von Projekten der nächsten Generation durchsucht werdenNEID beobachtet einen engeren Wellenlängenbereich als NIRPS, obwohl es den Bereich des sichtbaren Lichts von tiefem Blau bis Nahinfrarot abdeckt. Er kann Änderungen in der Geschwindigkeit eines Sterns messen, die mit der Geschwindigkeit eines Sterns übereinstimmen. , wie z. B. dem Kriechgeschwindigkeit eines Säuglings der NASA, das als erstes Weltraumteleskop konzipiert wurde, das speziell entwickelt wurde, um die drängendste Frage der Wissenschaft zu beantworten: Wie allein sind wir wirklich?

Eine solch extreme Präzision ist noch nicht alltäglich, aber ein bestehendes RV-Instrument kommt dem nahe: ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations), das am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installiert ist, kann eine Empfindlichkeit von rund 20 Zentimetern pro Sekunde erreichen. Das ist präzise genug, um Welten zu finden, die kleiner als die Erde sind, einschließlich Barnard b, der Barnards Stern umkreist, das der Erde am nächsten gelegene Einzelsternsystem. (Proxima Centauri ist Teil eines Dreifachsternsystems.)
Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass Barnard b der Erde sehr ähnlich ist: Seine Umlaufbahn ist 20-mal kleiner als die des Merkur, was ihm ein Jahr von etwa drei Tagen und eine geschätzte Temperatur von etwa 125 Grad Celsius verleiht.
Außerirdische Horizonte

Obwohl NIRPS eine Vielzahl von Welten finden kann, da es normalerweise den Mutterstern eines Planeten und nicht einen Planeten selbst beobachtet, kann das Instrument keine direkten Anzeichen von außerirdischem Leben suchen. Aber es zeigt, dass die Astronomie, wie die Geschichte, zyklisch ist. So wie andere Observatorien Kandidaten für NIRPS und andere RV-Spektrographen zur Erforschung ausgewählt haben, werden auch diese Instrumente vielversprechende planetare Ziele für atmosphärische Studien mit leistungsstarken Einrichtungen wie dem James-Webb-Weltraumteleskop auswählen.

NIRPS wird auch interessante Exoplaneten für Observatorien der nächsten Generation identifizieren, wie das Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA, das bereits 2026 starten könnte, und das kommende Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das auf dem Gipfel des Cerro Armazones in Chile gebaut wird und noch in diesem Jahrzehnt zum größten bodengebundenen Teleskop der Welt werden wird.

Wie jede revolutionäre Technologie inspiriert auch NIRPS bereits Nachfolger: nämlich ein Nachfolgeprojekt namens ANDES (Armazones High Dispersion Echelle Spectrograph), das für das ELT entwickelt wird mit dem Ziel, das Licht nicht nur von planetenbeherbergenden Sternen, sondern auch von einigen potenziell bewohnbaren Planeten selbst zu analysieren und sie möglicherweise auf Biosignaturen zu untersuchen. „ANDES ist NIRPS auf Steroiden“, sagt Doyon.
Weiter hinter dem kosmischen Horizont könnten Planeten, die von NIRPS erfasst werden, von Projekten der nächsten Generation durchsucht werden, wie z. B. dem Habitable Worlds Observatory der NASA, das als erstes Weltraumteleskop konzipiert wurde, das speziell entwickelt wurde, um die drängendste Frage der Wissenschaft zu beantworten: Wie allein sind wir wirklich?

                                          Weltraum–Teleskop Plato 

 

• FORSCHUNGS-BRIEFINGS
• September 2025

Die Erdatmosphäre brauchte zwei Milliarden Jahre, um vollständig mit Sauerstoff versorgt zu werden

Hochauflösende Isotopendaten zeigen, dass sich erst vor 410 Millionen Jahren eine moderne, sauerstoffreiche Atmosphäre etablierte, die eine 2 Milliarden Jahre dauernde vorübergehende Sauerstoffversorgung der Erdoberfläche unterstützte. Die Aufzeichnung erfasst auch eine dynamische Koevolution von atmosphärischen und ozeanischen Reduktions-Oxidationszuständen mit wiederholten Sauerstoffanreicherungsimpulsen und Rückkopplungszyklen.