Exoplanetensuche: Methoden & Programme

Da könnten sicher Erfahrungen au LISA mit einfließen. Da hat man ja auch das Problen der Gegenseitigen Positionierung aus großer Entfernung.

Noch hat eLISA ja keine Erfahrung zum Formationsflug ... aber ähnliche Ideen. LISA-Pathfinder hat zumindest die Feinsteuerung eines Satelliten um seine internen Testmassen demonstriert.

ESA arbeitet aber mit Proba-3 an einer Tech-Demo für so einen formationsfliegenden Koronografen. 2018 soll das Paar fliegen und mit der Sonne "spielen" ...

Interessant! Sollen sie Koronografen schon so genau fliegen, wie es für zwei Teleskope notwendig wäre?
Benötigt Lisa eigentlich eine höhere oder geringere Genauigkeit für die G-Wellen als optische Teleskope?
Leider fehlen mir da selbst die Grundbegriffe, wie so etwas berechnet wird. Das ist ja selbst beim E-Elt kaum zu durchschauen, wie das alles gefiltert wird.

Hier mal ein Konzept für ein neues Instrument, was Exoplaneten untersuchen soll:

Atmospheric characterization of Proxima b by coupling the SPHERE high-contrast imager to the ESPRESSO spectrograph

Die Idee ist, die beiden VLT-Instrumente SPHERE und ESPRESSO miteinander zu verbinden. Somit könnte man die extreme Adaptive Optik von SPHERE, die für die Abbildung von Exoplaneten ausgelegt ist (und somit High Contrast Aufnahmen ermöglicht) mit dem Spektrometer ESPRESSO (und somit High Resolution Spektrometrie) kombinieren.

Solche HCHR-Aufnahmen könnten dann geeignet sein, die Atmosphäre von Proxima b (und anderen Exos) nachzuweisen und detailliert zu vermessen.

Das ganze wäre auch ein Vorläufer für die Entwicklung entsprechender Instrumente an neuen Teleskopen (Stichwort E-ELT/HIRES).

Solche HRHC-Aufnahmen beherrscht derzeit bereits das VLT mit der Kombination MACAO+CRIRES, allerdings mit deutlich schlechterer Präzision als SPHERE+ESPRESSO ermöglichen würde. MACAO+CRIRES ist für Proxima b also nicht einsetzbar.

Es gibt noch zwei andere Möglichkeiten, anstatt im freien All baut man ein sehr großes Teleskop in einem Mondkrater oder in der Caldera vom Oympus Mons.
Das ist alle mal günstiger als hinzufliegen.
Leider braucht man wirklich sehr große Systeme will man mehr als ein pixcel Auflösung haben.
Hubble in XXXXL wäre natürlich auch eine Möglichkeit, aber dazu müsste es keine 50.000t haben, aber einige 100t und SEP damit das Ding sehr lange autonom in Position bleiben kann wäre toll.
Aber vielleicht braucht man gar keine vollständige Spiegelfläche, vielleicht reicht es aus drei oder vier Spiegel zueinander auszurichten so das sie die Auflösung von einem riesigen Spiegel haben, aber nur die Lichtstärke von 4 Stück a'20m

Es gibt noch zwei andere Möglichkeiten, anstatt im freien All baut man ein sehr großes Teleskop in einem Mondkrater oder in der Caldera vom Oympus Mons.
Das ist alle mal günstiger als hinzufliegen.
Leider braucht man wirklich sehr große Systeme will man mehr als ein pixcel Auflösung haben.
Hubble in XXXXL wäre natürlich auch eine Möglichkeit, aber dazu müsste es keine 50.000t haben, aber einige 100t und SEP damit das Ding sehr lange autonom in Position bleiben kann wäre toll.
Aber vielleicht braucht man gar keine vollständige Spiegelfläche, vielleicht reicht es aus drei oder vier Spiegel zueinander auszurichten so das sie die Auflösung von einem riesigen Spiegel haben, aber nur die Lichtstärke von 4 Stück a'20m

Sowas wie die ISS als Weltraumteleskop.

Micha

Irgendwo habe ich mal eine Abschätzung gelesen, dass ein Teleskop, das formatfüllende Bilder von Exoplaneten in Auflösungen, wie sie heutige Raumsonden liefern (z.B. 1024x1024 oder 2048x2048), einen Spiegel in der Größenordnung von Dutzenden bis Hunderten von Kilometern haben müsste... 

Irgendwo habe ich mal eine Abschätzung gelesen, dass ein Teleskop, das formatfüllende Bilder von Exoplaneten in Auflösungen, wie sie heutige Raumsonden liefern (z.B. 1024x1024 oder 2048x2048), einen Spiegel in der Größenordnung von Dutzenden bis Hunderten von Kilometern haben müsste... 

Immer noch einfacher als ne interstellare Sonde hin zu schicken und wie gesagt man kann die Sonne als Einstein-Linse nutzen.

Übrigens sollten wir nicht vergessen welchen Sprung wir in den letzten 50 Jahren gemacht haben, heute kann jeder Amateur bessere Fotos vom Mars machen es es damals selbst (erdgebundenen) Großteleskopen möglich war.

Micha

Zitat von: Terminus am 30. Oktober 2016, 15:45:44

Irgendwo habe ich mal eine Abschätzung gelesen, dass ein Teleskop, das formatfüllende Bilder von Exoplaneten in Auflösungen, wie sie heutige Raumsonden liefern (z.B. 1024x1024 oder 2048x2048), einen Spiegel in der Größenordnung von Dutzenden bis Hunderten von Kilometern haben müsste... 

Immer noch einfacher als ne interstellare Sonde hin zu schicken

Meine Rede, siehe Beiträge #1050, #1073 und noch ein paar weitere vor ein paar Monaten.

Zitat von: Terminus am 30. Oktober 2016, 15:45:44

Irgendwo habe ich mal eine Abschätzung gelesen, dass ein Teleskop, das formatfüllende Bilder von Exoplaneten in Auflösungen, wie sie heutige Raumsonden liefern (z.B. 1024x1024 oder 2048x2048), einen Spiegel in der Größenordnung von Dutzenden bis Hunderten von Kilometern haben müsste... 

Immer noch einfacher als ne interstellare Sonde hin zu schicken und wie gesagt man kann die Sonne als Einstein-Linse nutzen.

Aber wahrscheinlich nicht soo viel einfacher als eine leichte vorbeiflugsonde.

Und sonderlich viel mehr als durch eine Spektralanalyse kann man aus eine Abbildung eines Exoplaneten auch nicht erfahren.
-
Zur benötigten Größe des Teleskops: es geht hier wohl mehr um optische Inferometrie als um komplette Teleskope. V.a. bräuchte man wohl Auflösung und nicht so viele Photonen.

@Klakow: ich sehe keine Vorteile darin (optische) Teleskope in einer staubigen Mondgegend ohne Infrastruktur und Spiegelschleifer zu setzen.

Zitat von: Avatar am 30. Oktober 2016, 17:07:43

Zitat von: Terminus am 30. Oktober 2016, 15:45:44

Irgendwo habe ich mal eine Abschätzung gelesen, dass ein Teleskop, das formatfüllende Bilder von Exoplaneten in Auflösungen, wie sie heutige Raumsonden liefern (z.B. 1024x1024 oder 2048x2048), einen Spiegel in der Größenordnung von Dutzenden bis Hunderten von Kilometern haben müsste... 

Immer noch einfacher als ne interstellare Sonde hin zu schicken und wie gesagt man kann die Sonne als Einstein-Linse nutzen.

Aber wahrscheinlich nicht soo viel einfacher als eine leichte vorbeiflugsonde.

Und sonderlich viel mehr als durch eine Spektralanalyse kann man aus eine Abbildung eines Exoplaneten auch nicht erfahren.
-
Zur benötigten Größe des Teleskops: es geht hier wohl mehr um optische Inferometrie als um komplette Teleskope. V.a. bräuchte man wohl Auflösung und nicht so viele Photonen.

@Klakow: ich sehe keine Vorteile darin (optische) Teleskope in einer staubigen Mondgegend ohne Infrastruktur und Spiegelschleifer zu setzen.

Mit der Sonne als Einsteinlinse könntest Du noch einige Meter des Planeten warnehmen. Und 1000 AE weit zu fliegen liegt schon im Möglichen.

Micha

Die Lisaerprobung war doch bisher sehr erfolgreich. M.E. kann es dann auch für sehr exakte Formationen von Teleskopen angewendet werden. Ein sehr gutes optisches Interferometer wäre so machbar. Bei "Darwin" hiess es, man könnte auf Exos Kontinente auflösen. (Ich weiss jetzt nicht mehr bei welcher Entfernung.)
Auf jeden Fall braucht man so keine 10.000 t Teleskope...

Hallo,

Die Lisaerprobung war doch bisher sehr erfolgreich. M.E. kann es dann auch für sehr exakte Formationen von Teleskopen angewendet werden. Ein sehr gutes optisches Interferometer wäre so machbar.

Lisa-Pathfinder ist zwar sehr erfolgreich, ist aber kein Formationsflug, denn dieses Experiment besteht aus einem einzelnen Satelliten.

Gruß
Volker

Die Idee mit der Sonne als Gravitationslinse ist zwar sehr schön, hat aber einige sehr große Schwächen. Als erstes muß sich das Objekt der Begierde genau hinter dieser Linse befinden. Dann ist diese Linse eine Kugel. Hat von Euch schon mal jemand versucht mit einer Kugel ein Teleskop zu bauen ? Das gibt ungeheure Verzerrungen, da es keinen gleichmäßigen Brechungsindex gibt.

Wenn es doch jemand geschafft hat damit nutzbare Bilder zu erzeugen, würde ich diese Resultate gern mal sehen.

Vielleicht kann man die Verzerrungen per Software rausrechnen? 

Das ist sehr wenig praktikabel, weil selbst wenn der Effekt gute Abbildungsergebnisse liefern würde, jedes Ziel bis zu 2000AE Flug des Teleskops bedeuten würde.
Denkbar wäre es aber einen Stern abzudecken indem man einen Satelliten in der Sichtlinie Stern-Teleskop dazwischen schiebt.
Heutige Teleskope sind Lichtstark genug um das Licht von Planeten die nicht so viele Lichtjahre entfernt sind aufzunehmen, man könnte einige Informationen aus dem Lichtspektrum gewinnen und die Bahndaten ermitteln.
Hat man zwei solcher Teleskope in weitem Abstand im Sonnensystem zueinander angeordnet, lassen sich weitere Dinge vermessen, wenn die Achsen möglichst senkrecht zueinander stehen.
Hat man deren drei die z.B. im 120° Abstand um die Sonne kreisen, geht es nochmals viel besser.
Bringt man solche weiter außen im Sonnensystem in Stellung, wird man den wahren Abstand von viel mehr Sternen als heute direkt messen können.

Meiner Meinung nach im Bereich des Möglichen in den nächsten 10-15 Jahren.

Hallo,

Denkbar wäre es aber einen Stern abzudecken indem man einen Satelliten in der Sichtlinie Stern-Teleskop dazwischen schiebt.

das gibt es als Konzept "New Worlds Mission" schon seit langem. Siehe eine Animation hier:
https://exoplanets.nasa.gov/resources/1015/
Im Moment ist das aber, glaube ich, ziemlich tot. Nicht mal die 750 Millionen USD für einen Star Shade, der dann mit dem James Webb Teleskop zusammenarbeiten würde, sind finanzierbar.

Gruss
Volker

Vielleicht kann man die Verzerrungen per Software rausrechnen? 

Das ist die Theorie dahinter. Dabei muß man die beschriebenen Effekte berücksichtigen. Fraglich ist das Ergebnis schon, ich glaube aber nicht, daß man mit dem Effekt bis in den Meterbereich in der Auflösung kommt.

Zitat von: Terminus am 31. Oktober 2016, 20:42:28

Vielleicht kann man die Verzerrungen per Software rausrechnen? 

Argh, das ist ja viel zu lang. Ich gucke mir doch jetzt nicht die ganzen 15 Minuten [...] an, um auf die entscheidende Stelle zu warten. Was ist denn jetzt die Quintessenz - geht es oder geht es nicht?

Falls es IYO nicht geht: Man müsste die Entzerrung sicher erstmal mit irgendeinem anderen Objekt "kalibrieren", wo man aus anderer Quelle schon weiß, wie es tatsächlich aussieht.

Bei der bisherigen Geschwindigkeit von Pioneer 10 und 11, Voyager 1 und 2, sowie New Horizons wären 5 Jahre ca. 15 AU
Kommunikation über ca. 30 AU ist nicht utopisch. Wenn man also alle 5 Jahre eine Ralaisstation plaziert, wäre jede 2. ein back up.
Man bräuchte dann aber ziemlich starke Radionuklid-Batterien, die Zehntausende Jahre aktiv bleiben können.

Auch hier brauchst du einfach mehr Sendeleistung. ...

Micha

Die Sendeleistung und die Signalauflösung sind zwei verschiedene Dinge. Bei mehr Sendeleistung oder größeren Empfängern wird das Rauschen des Signals einfach nur stärker. Da wäre Informationsübertragung nur mit einen seeehr groben "Morsen" möglich, um beim Empfang sicher etwas sinnvolles zu identifizieren.
Es gäbe ja auch keinen Rückkanal, man könnte nicht sagen "schneller", "lansamger" oder "wiederhole das". Zur Sicherheit müsste man also gleich die langsamste noch irgendwie sinnvolle Variante wählen.

viele Grüße
Steffen

Hallo,

die ESA hat momentan 3 Exoplanetensuchmissionen in der Planung. Cheops (Characterising Exoplanet Satellite) soll noch in diesem Jahr starten und Plato (PLAnetary Transits & Oscillations of stars) und Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) folgen später.

Cheops:
Man will schon bekannte Exoplaneten die vor ihrem Stern vorbeiziehen anschauen, um präzisere Infos über ihre Größe zu erhalten. Zusammen mit der schon bekannten Masse, können dann Aussagen über die Dichte der Exoplaneten getroffen werden und man kann ermitteln ob es sich um Gesteins-, Eis- oder Gasplaneten handelt. http://sci.esa.int/cheops/

Plato:
Soll Gesteinsplaneten in habitablen Zonen um sonnenähnliche Sterne erforschen. Man erhofft sich Infos über den Stern und das Alter der Planetensysteme. http://sci.esa.int/plato/

Ariel:
Mission zur Messung der chemischen Zusammensetzung und der thermischen Strukturen von Hunderten von Exoplaneten die an ihrem Stern vorbeiziehen. http://sci.esa.int/ariel/

Gruß

Mario

Hallo,

zum Thema Cheops: hier findet Ihr mehr zu dieser ESA Mission: http://cheops.unibe.ch/
Die letzten System Validation Tests sind im Dezember 2018 erfolgreich abgeschlossen worden. Der geplante Starttermin ist zwischen dem 15. Oktober und dem 14. November 2019 (Soyuz Rakete von Kourou aus).

Gruß
Volker

Ist bekannt,  ob China eine Exoplanetenmission in Planung hat?

Hallo,

CHEOPS soll nun am 17. Dezember 2019 morgens um 9:54 (unsere Zeit) auf einer Soyuz / Fregat von Kourou aus starten (Quelle: Spaceflight Now).

Gruß
Volker