CHEOPS steht für “CHaracterising ExOPlanet Satellite” und ist ein Weltraumteleskop, das von der Europäischen Weltraumagentur ESA am 18. Dezember 2019 ins All geschickt worden ist. Ursprünglich war es mal ein Projektvorschlag aus dem Jahr 2010 von Didier Queloz (der 2019 Nobelpreis für Physik erhalten hat) und dem ebenfalls aus der Schweiz stammenden Astrophysiker Willy Benz. Aber die Schweiz konnte sich allein kein so teures Projekt leisten. Dann aber suchte die ESA nach Vorschlägen für neue internationale Projekte und ein Konsortium unter Führung der Schweiz bekam den Zuschlag. CHEOPS wurde gebaut und am 29. Januar 2020 hat es sein Kameraauge erstmals geöffnet und dabei auch seine ersten Aufnahmen gemacht. Nämlich diese hier:
Das Bild zeigt Sterne; mit dem 150 Lichtjahre entfernten gelben Stern HD 70843 im Zentrum des Bildes. Und ja, das Bild ist unscharf. Die Sterne sind, wie die Vergrößerung zeigt, keine Lichtpunkte sondern komische Irgendwase – definitiv nicht so wie man sich Bilder von Sternen vorstellt. Was also ist schief gelaufen bei CHEOPS? Hat man die Optik falsch konstruiert oder sonst irgendwas nicht nach Plan gebaut? Nein – das Bild ist genau so wie es sein soll. Man hat es absichtlich unscharf gemacht.
Das klingt ein wenig nach Ausrede (“Das soll so sein!” sag ich auch immer gerne wenn etwas eigentlich gar nicht so sein soll…) – ist aber keine! So ein Teleskop “wackelt” ja immer minimal, auch wenn es ein Weltraumteleskop ist. Die Pixel des CCD-Chips mit dem die Helligkeit des Sternenlichts aufgezeichnet wird sind nicht alle exakt gleich sensibel. CHEOPS soll aber sehr genau messen und das ist der Grund, warum man das Bild absichtlich über mehrere Pixel “verschmiert”. Denn CHEOPS macht Wissenschaft und auch in der Astronomie bedeutet das nicht immer “schöne Bilder”. Natürlich sind viele der Aufnahmen aus dem All tatsächlich schön – aber in diesem Fall geht es den Astronominnen und Astronomen rein um die Messung der Helligkeit der Sterne. Und vor allem darum, die Veränderungen in der Helligkeit so exakt wie nur möglich zu messen. Dazu muss man kein “schönes” oder scharfes Bild haben – ein verschmiertes unscharfes Bild funktioniert da viel besser.
Und die Helligkeitsänderungen will man deswegen messen, damit CHEOPS das tun kann, was sein (wie üblich in der Wissenschaft) ziemlich elendig konstruiertes Akronym beschreibt: Die Planeten anderer Sterne charakterisieren. Denn wir kennen zwar schon ein paar tausend solcher Planeten. Wir haben sie aber so gut wie immer nur indirekt entdeckt. Das heißt, wir können die Eigenschaften dieser Planeten nur unvollständig bestimmen. Wenn wir zum Beispiel beobachten wie ein Stern ein wenig wackelt weil die Gravitationskraft eines ihn umkreisenden Planeten an ihm zieht, dann können wir daraus die Masse des Planeten bestimmen. Aber nicht etwa den Radius. Beobachten wir dagegen wie ein Stern ein wenig “blinkt” weil ein Teil seines Lichts durch einen Planeten blockiert wird, der den Stern umkreist, dann kann man daraus sehr gut den Radius des Planeten bestimmen aber nicht die Masse. Wir brauchen aber beide Werte, wenn wir zum Beispiel die Dichte des Planeten bestimmen wollen um herauszufinden, ob es sich um einen Himmelskörper aus Gestein handelt wie die Erde oder um einen Gasplaneten wie Uranus oder Saturn.
CHEOPS’ Aufgabe ist nun die möglichst exakte Beobachtung der Helligkeitsschwankungen von Sternen bei denen zuvor schon Planeten entdeckt worden sind. Und zwar bei Sternen, die hell genug sind, um nicht nur von CHEOPS im All sondern auch von Teleskopen auf der Erde vermessen werden können. So kann man zum Beispiel mit der einen Methode die Masse des Planeten bestimmen und dann mit CHEOPS den Radius. Insgesamt wird man dank der präzisen Messungen dann herausfinden können, welche Art von Planet man vor sich hat und kann die Informationen an die kommende Generation an Teleskopen (wie das James-Webb-Space-Telescope oder das Extremly Large Telescope) weiterreichen, die dann gezielt noch genauer hinschauen (und vielleicht auch eventuell vorhandenen Atmosphären solcher Planeten analysieren) können.
Der leicht unscharfe Blick von CHEOPS wird sich nun also daran machen, möglichst viele Sterne so genau wie möglich zu betrachten. Und wir werden sehr viel lernen! “This beautifully blurred image carries the promise of a new, deeper understanding of worlds beyond our Solar System.” sagt CHEOPS Projektwissenschaftlerin Kate Isaak. Und mehr muss man dazu auch nicht mehr sagen.
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