Das Kepler-Weltraumteleskop der NASA war ein Observatorium im Weltraum, das sich der Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems widmete, wobei der Schwerpunkt auf der Suche nach Planeten lag, die der Erde ähneln könnten. Das Observatorium war von seinem Start im März 2009 bis zu seiner Stilllegung am 15. November 2018 knapp 9 Jahre lang in Betrieb.
Seit dem Start des Observatoriums haben Astronomen allein durch dieses Teleskop Tausende von außersolaren Planeten oder Exoplaneten entdeckt. Die meisten von ihnen sind Planeten, die zwischen der Größe der Erde und Neptun liegen (was der vierfachen Größe der Erde entspricht). Viele dieser Planeten wurden in einer kleinen Region des Sternbildes Cygnus entdeckt, auf die Kepler in den ersten vier Jahren seiner Mission gerichtet war.
Kepler entdeckte während seiner Amtszeit 2.682 Exoplaneten und es gibt mehr als 2.900 Kandidatenplaneten, die auf Bestätigung warten - die Geschichte legt nahe, dass die meisten davon echte Deals sind. Die Mission wurde weit über das geplante Enddatum hinaus fortgesetzt, obwohl Probleme beim Zeigen im Jahr 2013 die Missionsmanager dazu zwangen, eine K2-Mission zu erstellen, bei der Kepler den Blick auf verschiedene Himmelspunkte richtet.
In den ersten Jahren der Exoplanetenjagd konnten Astronomen am besten riesige Gasriesen finden - Jupiters Größe und größer -, die in der Nähe ihres Muttersterns lauerten. Die Hinzufügung von Kepler (sowie eine ausgefeiltere Planetenjagd vom Boden aus) bedeutet, dass mehr "Supererden" gefunden wurden oder Planeten, die nur geringfügig größer als die Erde sind, aber eine felsige Oberfläche haben. Keplers Funde ermöglichen es Astronomen auch, Exoplaneten in Typen zu gruppieren, was zum Verständnis ihrer Herkunft beiträgt.
Hauptmission
Der 600-Millionen-Dollar-Kepler wurde 2009 mit der Erwartung auf den Markt gebracht, dass er ein Jahr halten wird. Es war Teil des Entdeckungsprogramms der NASA, das auf kostengünstigere Raumfahrzeuge zur Erforschung des Sonnensystems abzielt. Kepler wurde 2001 zur gleichen Zeit wie Dawn ausgewählt, ein Raumschiff, das die kleinen Welten Vesta und Ceres besuchte.
Das Kepler-Teleskop blickte auf einen festen Punkt im Sternbild Cygnus und überwachte kontinuierlich 100.000 Hauptreihensterne auf Planeten. Das Teleskop fand Exoplaneten, indem es nach Sternen suchte, die sich verdunkelten, als Planeten vor ihnen vorbeifuhren.
Da das Dimmen von Sternen auch auf andere Weise erfolgen kann (z. B. durch einen anderen Stern, der die Oberfläche leicht streift), wurden diese Planeten in den frühen Tagen durch andere Teleskope bestätigt, im Allgemeinen durch Messen des Gravitations- "Wackelns" des Planeten auf dem Stern.
Im Februar 2014 entwickelten Astronomen jedoch eine neue Technik namens "Verifikation durch Multiplizität", die in Systemen mit mehreren Planeten funktioniert. Ein Stern mit mehreren Planeten ist der Theorie zufolge gravitationsstabil, während ein Stern, der Teil eines engmaschigen Sternensystems ist, aufgrund der massiven Schwerkraft jedes Sterns ein instabileres System haben würde. Durch diese Technik enthüllte das Team 715 bestätigte Planeten in einer Veröffentlichung, was damals die größte Einzelansage war. [Galerie: Eine Welt der Kepler-Planeten]
Kepler wurde weit über seine ursprüngliche Missionslänge hinaus zugelassen und funktionierte einwandfrei bis Mai 2013, als ein zweites seiner vier Reaktionsräder oder Gyroskope ausfiel. Das Teleskop benötigt mindestens drei dieser Geräte, um in die richtige Richtung zu zeigen. Zu der Zeit sagte die NASA, das Teleskop sei ansonsten noch in gutem Zustand und untersuchte alternative Missionsideen für die Hardware.
Neue Mission
Innerhalb weniger Monate hatte die Agentur eine Mission mit dem Namen "K2". Die Mission würde im Wesentlichen den Sonnenwind der Sonne nutzen, um die Ausrichtung des Teleskops für mehrere Monate zu stabilisieren. Dann würde sich das Teleskop, das ungefähr 4,7 Meter lang und 2,7 m im Durchmesser ist, ungefähr viermal im Jahr in ein anderes Sichtfeld bewegen, wenn die Sonne ihren Sensoren zu nahe kommt.
Während das Tempo der Planetenentdeckung mit der neuen Mission geringer ist, werden weiterhin neue Funde angekündigt. Bis Januar 2016 wurden mit der K2-Methode mehr als 100 neue Planeten entdeckt. "Dies ist eine Bestätigung der Fähigkeit des gesamten K2-Programms, eine große Anzahl von echten, echten Planeten zu finden", sagte Ian Crossfield, Astronom an der Universität von Arizona, während des jährlichen Treffens der American Astronomical Society, bei dem der Fund angekündigt wurde.
Kepler untersuchte das TRAPPIST-1-System - das wahrscheinlich mehrere erdgroße Planeten enthält - zwischen Dezember 2016 und März 2017. Im Februar dieses Jahres gab ein anderes Team von Astronomen bekannt, dass weitere erdgroße Planeten gefunden wurden. Kepler-Wissenschaftler gaben dann die Rohdaten aus ihren TRAPPIST-1-Beobachtungen frei, damit andere Teams sie analysieren konnten, wenn sie interessiert waren.
Im Februar 2018 veröffentlichte die NASA eine weitere Veröffentlichung von Kepler-Daten mit 95 neuen Planeten, die während der K2-Mission gefunden wurden. Einer dieser Planeten umkreiste einen hellen Stern, was ihn zu einem einfachen Kandidaten für die Nachverfolgung durch ein Bodenobservatorium machte.
Wichtige Entdeckungen
Keplers größte Errungenschaft bestand darin, die Vielfalt der Planetensysteme zu entdecken, die es gibt. Planetensysteme können in kompakten Anordnungen innerhalb der Grenzen des Äquivalents der Merkur-Umlaufbahn existieren. Sie können sogar zwei Sterne umkreisen, ähnlich wie Tatooine im Star Wars-Universum. Und in einem aufregenden Fund für diejenigen, die Leben jenseits der Erde suchen, enthüllte das Teleskop, dass kleine, erdähnliche felsige Planeten häufiger vorkommen als größere Gasriesen wie Jupiter.
Die NASA hatte im Februar 2014 eine umfangreiche Ankündigung, als die ersten zwei Jahre der Kepler-Beobachtungen es den Astronomen ermöglichten, 715 neue Welten auf einmal zu bestätigen. Durch die Veröffentlichung von Informationen in großen Mengen wurde die Anzahl der bekannten Planeten auf fast 1.700 nahezu verdoppelt.
Eine weitere große Datenveröffentlichung erfolgte im Mai 2016 mit 1.284 angekündigten neuen Planeten. Keplers Funde beliefen sich zu dieser Zeit auf insgesamt 2.235 Planeten, wobei die Gesamtzahl der (von allen Observatorien) entdeckten Exoplaneten insgesamt etwa 3.200 betrug.
Im folgenden Jahr, im Juni 2017, wurden die Daten von Keplers Hauptmission endgültig veröffentlicht. Keplers bestätigte Planetenfunde wurden auf 2.335 erhöht. Einschließlich potenzieller Planeten lag die Gesamtzahl bei 4.034.
Kepler kam auch auf seine Mission, einen Planeten von ungefähr der Größe der Erde in der bewohnbaren Region eines Sterns zu finden. Der Exoplanet, genannt Kepler-69c, ist etwa 2.700 Lichtjahre entfernt und hat einen Durchmesser, der etwa das 1,5-fache des Erddurchmessers beträgt.
Andere seltsame Welten, die vom Teleskop entdeckt wurden, sind Kepler-62e und Kepler-62f, zwei Wasserwelten, die wahrscheinlich einen globalen Ozean haben - im Gegensatz zur Erde, die einen erheblichen Anteil an trockenem Land hat. Die Planeten sind im Sternbild Lyra etwa 1.200 Lichtjahre entfernt und nahe an der Größe der Erde.
Langzeit-Kepler-Beobachtungen des Sterns KIC 8462852 zeigten ein bizarres Muster des Dimmens und Aufhellens. Astronomen versuchen immer noch, die Art der Helligkeitsänderungen herauszufinden, die von Kometen über einen ungleichmäßigen Staubring bis hin zu der weniger wahrscheinlichen Erklärung, dass es sich um eine außerirdische Megastruktur handelt, zurückgeführt wurden.
Keplers Fähigkeit, die sich ändernde Helligkeit von Sternen zu betrachten, wurde für die Plejaden ausgenutzt, eine bekannte Gruppe von Sternen, die nur 400 Lichtjahre entfernt und mit bloßem Auge sichtbar ist. Keplers Beobachtungen lieferten die bisher beste Verfolgung ihrer Variabilität.
Missionsende
Kepler wurde mit 12 Kilogramm Hydrazin in seinem Kraftstofftank auf den Markt gebracht. Der Kraftstoff treibt die Triebwerke an, die dabei helfen, Drift zu korrigieren und große Manöver durchzuführen, einschließlich des Zeigens auf neue Sichtfelder und der Ausrichtung der Sender zur Erde, um wissenschaftliche Daten herunterzuleiten und Befehle zu empfangen. Da Kepler keine genaue Anzeige am Kraftstofftank hat, konnten die Ingenieure nur abschätzen, wann der Kraftstoff knapp wurde. Im März 2018 gab die NASA bekannt, dass der Treibstofftank des Raumfahrzeugs in den folgenden Monaten voraussichtlich trocken sein wird. Etwas mehr als sieben Monate später, am 30. Oktober, bestätigte die NASA, dass Kepler kein Benzin mehr hat, und das Raumschiff wurde am 15. November offiziell außer Dienst gestellt.
Während Kepler das Ende seiner Missionslebensdauer erreicht hat, ist ein anderes Raumschiff in der Lage, seinen Platz einzunehmen. Ein neues Raumschiff für die Exoplanetenjagd namens Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) wurde am 18. April 2018 gestartet und begann am 25. Juli mit der Datenerfassung. Im Gegensatz zu Kepler zeigt TESS nicht nur in eine Richtung. Stattdessen soll das Raumschiff während seiner ersten zweijährigen Mission etwa 85 Prozent des Himmels scannen. Missionsbeamte erwarten, dass TESS Beweise für ein paar Dutzend felsiger Planeten in der Nähe unseres Planeten und viele andere Planeten aller Art aufdeckt, die auf Keplers Erbe aufbauen.
Zusätzliche Ressourcen:
- Lesen Sie die Übersicht über die Kepler- und K2-Mission der NASA.
- Schauen Sie sich Keplers wichtigste Entdeckungsmeilensteine im Laufe der Jahre an.
- Erfahren Sie mehr über die anderen Discovery-Missionen der NASA.
Dieser Artikel wurde am 7. Dezember 2018 vom Space.com-Referenzeditor Kimberly Hickok aktualisiert.
