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NIRPS, der rote Arm von HAPRS
Das Genfer Observatorium und Mitglieder von PlanetS werden sich bald an der Konstruktion eines neuen Instruments beteiligen, das Planeten mit Hilfe der Radialgeschwindigkeits-Methode entdecken kann. Sie spannen dabei mit kanadischen Forschern der Universität Montreal und brasilianischen Kollegen der Universität Natal zusammen. Das Projekt namens NIRPS für „Near Infra Red Planet Searcher“ wird konkret, wenn sich alle Partner gemeinsam zum ersten Mal vom 13. bis 15. Januar 2016 am Genfer Observatorium treffen.
Das Instrument mit einer Präzision vergleichbar zu derjenigen von HARPS soll Planeten finden und charakterisieren, die kalte, rote Sterne umkreisen, von den Astronomen M-Sterne genannt. Es könnte zudem die Existenz eines kleinen, erdähnlichen Planeten bei den wärmsten dieser Sterne bestätigen, dessen Signal die gleiche Grössenordnung hat wie das Rauschen des Sterns.
Warum Infrarot-Beobachtungen besonders interessieren
Je kleiner der Radius und die Masse eines Sterns sind, umso einfacher lässt sich ein Planet entdecken, da dieser mit seiner Schwerkraft einen kleinen Stern mehr beeinflusst als einen grossen. Um jedoch von dieser Tatsache zu profitieren, braucht es Beobachtungen im Infrarot, weil kleine und kalte Sterne in diesem Bereich am meisten Strahlung abgeben. Da M-Sterne weniger hell strahlen, befindet sich ihre bewohnbare Zone zudem viel näher als bei Sternen wie unserer Sonne. Die Umlaufzeit von Planeten in der bewohnbaren Zone ist deshalb viel kürzer als diejenige der Erde, statt ein Jahr beträgt sie nur einige Wochen. Gemäss verschiedener Studien beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass ein erdähnlicher Planet einen M-Stern in der bewohnbaren Zone umkreist etwa 40 bis 45 Prozent. Der einfache Nachweis, die kurze Umlaufperiode und die Vielzahl von Planeten rechtfertigen also den Technologietransfer in den Infrarot-Bereich.
Um dieses Ziel zu erreichen, muss NIRPS allerdings bestimmte Bedingungen erfüllen. Das Instrument muss bei der Messung der Radialgeschwindigkeiten über einen weiten Bereich eine Genauigkeit von rund einem Meter pro Sekunde gewährleisten können. Nur ein hochauflösender Spektrograph mit Glasfasern, Temperaturstabilisierung und ohne bewegliche Teile kann solche Resultate liefern. Um leistungsfähig zu sein, muss ein solches Instrument bei einem Teleskop installiert werden, das für die Messung von Radialgeschwindigkeiten bestimmt ist und während hunderten von Beobachtungsnächten zur Verfügung steht. Deshalb wurde das 3.6-Meter-Teleskop in La Silla ausgewählt. Dort können NIRPS und HARPS zusammenarbeiten.
Die Inbetriebnahme ist 2018 geplant, wie es die Kooperationsvereinbarung mit der ESO vorsieht, um schnell am Himmel zu sein und diejenigen Kandidaten verfolgen zu können, die der US-Satellit TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) finden wird. Von TESS entdeckte Planeten bei M-Sternen werden die interessantesten Ziele für das künftige James-Webb-Weltraumteleskop sein, wenn es um die Charakterisierung der Planetenatmosphären geht. Mit NIRPS hat diese Zukunft bereits begonnen.