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iKon-L CCD-Kamera von Andor hilft bei der Entdeckung des Planetensystems von TRAPPIST-1

Herkunftsnachweis: ESO/O. Furtak
Abb. 1: Größenvergleich der TRAPPIST-1-Planeten mit Objekten aus dem Sonnensystem. Alle gefundenen Planeten um TRAPPIST-1 haben eine ähnliche Größe wie die Erde. Herkunftsnachweis: ESO/O. Furtak

Ein internationales Team von Astronomen unter Führung von Dr. Michaël Gillon vom Institut für Astrophysik und Geophysik der Universität Lüttich hat in nur 40 Lichtjahren Entfernung ein Planetensystem um den Stern TRAPPIST-1 entdeckt, das mindestens sieben erdgroße Planeten besitzt. Bei der Entdeckung half eine iKon-L 936 CCD-Kamera von Andor Technology, die mit einem hochempfindlichen Back Illuminated Deep Depletion CCD-Sensor ausgestattet ist.

TRAPPIST-1 ist ein sehr kleiner und lichtschwacher roter Zwergstern im Sternbild Wassermann, der lediglich 8 % der Masse unserer Sonne hat und nur geringfügig größer ist als Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems. Aufgrund seiner geringen Leuchtkraft, die etwa 250.000-mal geringer als die der Sonne ist, kann TRAPPIST-1 nur mit großen Teleskopen beobachtet werden. 

Herkunftsnachweis: ESO/O. Furtak
Abb. 2: Vergleich des TRAPPIST-1-Systems mit dem inneren Sonnensystem und den galileischen Jupiter-Monden. Alle um TRAPPIST-1 gefundenen Planeten sind in etwa den Strahlungsmengen ausgesetzt wie Venus, Erde und Mars im Sonnensystem. Herkunftsnachweis: ESO/O. Furtak

Bereits 2016 hat das TRAPPIST-South Teleskop auf dem Gelände des European Southern Observatory (ESO) in La Silla in den chilenischen Anden drei Gesteinsplaneten im TRAPPIST-1 System entdeckt. Mit Hilfe des Spitzer Weltraumteleskops der NASA, des „Very Large Telescope“ (VLT) der ESO, den belgischen TRAPPIST-South und TRAPPIST-North Teleskopen sowie weiteren Observatorien auf Hawaii, La Palma und in Südafrika wurden nun insgesamt sieben Gesteinsplanten nachgewiesen, deren Größe mit der der Erde vergleichbar ist. Drei der Planeten umkreisen ihren Mutterstern in einer Entfernung, die flüssiges Wasser auf der Oberfläche ermöglicht. Damit sind die drei Planeten Trappist-1e, f und g potentielle Kandidaten für außerirdisches Leben. TRAPPIST-1 ist derzeit das Exoplaneten-System mit der größten Anzahl felsiger erdähnlicher Planeten und der größten Anzahl potentiell lebensfreundlicher Planeten.

Die Planeten von TRAPPIST-1 umkreisen ihren Stern zufälligerweise genau in unserer Sichtlinie. Dabei ziehen die Planeten von der Erde aus gesehen in regelmäßigen Abständen vor ihrem Stern her und verdunkeln ihn geringfügig. So lassen sich die Umlaufbahnen, Durchmesser und Massen der Planeten bestimmen (Transit-Methode).

Herkunftsnachweis: ESO/M. Gillon et al.
Abb. 3: Lichtkurven der sieben TRAPPIST-1-Planeten während ihrer Transits. Diese Grafik zeigt, wie das Licht des lichtschwachen sehr kalten Zwergsterns TRAPPIST-1 schwächer wird, während jeder der sieben bekannten Planeten vor dem Stern vorbeizieht und einen Teil des Lichtes blockiert. Die größeren Planeten verursachen tiefere Einbrüche; die Entfernteren haben längere Transits, da sie den Stern langsamer umlaufen. Diese Daten stammen aus Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA.
Herkunftsnachweis: ESO/M. Gillon et al.

Die Umlaufbahnen aller sieben Plane­ten befinden sich sehr dicht an ihrem Mutterstern. Der innerste Planet TRAPPIST-1b benötigt nur 1,51 Tage für einen Umlauf; und selbst beim äußersten Planeten TRAPPIST-1h dauert ein Jahr nur ca. 20 Tage. Die Radien der Umlaufbahnen liegen zwischen nur 0,011 und 0,06 Astronomischen Einheiten. Eine Astronomische Einheit ist der mittlere Abstand der Erde von der Sonne (rund 149,6 Millionen km). Die Massen der sieben TRAPPIST-1-Planeten reichen von 0,62 bis zu 1,38 Erdmassen und die Durchmesser bewegen sich zwischen 0,76 und 1,13 Erdradien.

Neben dem TRAPPIST-(Transiting Pla­nets and Planetesimals Small Tele­sco­pe) Programm betreiben die Astro­nomen der Universität Lüttich das Projekt SPE­CULOOS (Search for habitable pla­nets eclipsing ultra-cool stars), um Exo­p­lanten zu finden. Bei SPECULOOS werden vier iKon-L CCD-Kameras nach bewohnbaren Planeten um rote Zwergsterne in unserer kosmischen Nachbarschaft suchen. Zukünftige Groß­teleskope wie das European Extremely Large Telescope (E-ELT) oder das James-Webb-Space-Telescope werden in der Lage sein, die Atmosphären dieser Exoplaneten detaillierter zu untersuchen und möglicherweise Spuren außerirdi­schen Lebens zu finden.

Herkunftsnachweis: ESO/M. Gillon et al.
Abb. 4: VLT-Beobachtungen der Lichtkurve von TRAPPIST-1 während eines Dreifach-Transits am 11. Dezember 2015. Der Stern wurde mit dem HAWK-I-Instrument am Very Large Telescope der ESO überwacht, als drei Planeten vor der Scheibe des Sterns vorbeizogen und sein Licht teilweise blockierten. Diese historische Lichtkurve zeigt zum ersten Mal drei erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima, die am Stern vorbeiziehen und von denen zwei in der habitablen Zone liegen.
Herkunftsnachweis: ESO/M. Gillon et al.

Weitere Informationen zum TRAPPIST-1 System und der Suche der Astronomen der Universität Lüttich nach bewohnbaren Exoplaneten: 

[1] Gillon et al., Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1, Nature, February 2017

[2] Julien de Wit et al.,  A combined transmission spectrum of the Earth-sized exoplanets TRAPPIST-1 b and c, Nature, 20 July 2016

[3] Gillon, E. Jehin, et al., Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star, Nature, May 2016

[4] TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope):

www.trappist.ulg.ac.be

[5] SPECULOOS (Search for habitable Planets eclipsing ultra-cool stars):

speculoos.ulg.ac.be

[6] Pressemitteilung der Universität Lüttich:

thema.ulg.ac.be/spatial/sept-merveilles-de-trappist-1/

Quelle

Was hat das mit LOT-QD zu tun?

Die Kameras von Andor die am TRAP­PIST-North-Teleskop der Uni­versität Lüttich (iKon-L 936 CCD-Kamera) und bei SPECULOOS eingesetzt wer­den können Sie bei uns erwerben!

Übrigens das TRAPPIST North Te­leskop liegt in marokkanischen Atlas-Gebirge auf 2.750 m im Skige­biet von Oukaimeden mit mehr als 250 klaren Nächten pro Jahr. 

Die iKon-L 936 CCD-Kamera ist für die Entdeckung von Planeten um rote Zwergsterne besonders geeignet, denn sie zeichnet sich aus durch:

  • sehr hohe Quanteneffizienz von über 90 %
  • thermo-elektrische Kühlung bis -80 °C mit Luft bzw. -100 °C mit Wasser für sehr geringen Dunkelstrom
  • Linearität besser als 99 %
  • sehr geringes Ausleserauschen von nur 3 Elektronen
  • einen Scientific-grade CCD-Sensor mit 2048 x 2048 x 13 µm Pixeln

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