NASA-Wissenschaftler kartieren mit Hilfe von TESS und Kepler „kosmische Maulwürfe” auf fernen Sternen
Astronomen der NASA haben ein bahnbrechendes Modell entwickelt, um Sternflecken auf weit entfernten Sternen anhand von Daten von TESS und Kepler zu kartieren. Damit werden verborgene Details sichtbar, die die Suche nach Exoplaneten revolutionieren.
Sterne erscheinen oft als leuchtende, gleichmäßige Kugeln, aber die Realität ist weitaus komplexer, da viele von ihnen dunkle Bereiche oder Sonnenflecken aufweisen, die unregelmäßig über ihre Oberfläche verteilt sind. Diese „kosmischen Muttermale“ enthalten grundlegende Hinweise, um die Dynamik und Entwicklung von Sternen zu entschlüsseln.
Ein Team der NASA hat dank der Weltraumteleskope TESS und Kepler einen neuartigen Weg gefunden, diese verborgenen Merkmale sichtbar zu machen. Beide Teleskope wurden ursprünglich zur Erkennung von Exoplaneten entwickelt, liefern uns nun aber auch beispiellose Details über ihre Muttersterne.
Die Informationen werden aus subtilen Schwankungen im Sternenlicht gewonnen, die auftreten, wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht und dadurch eine Abnahme der Helligkeit verursacht. Wenn die Bahn des Planeten einen Sternfleck kreuzt, verändert sich die Lichtkurve auf charakteristische Weise, sodass Wissenschaftler Rückschlüsse auf seine Position und seinen Kontrast ziehen können.
Diese Technik hat einen ebenso poetischen wie ambitionierten Namen erhalten: StarryStarryProcess. Es handelt sich um ein statistisches Modell, das die Vorstellung einheitlicher Sternscheiben aufgibt und die Rekonstruktion realistischerer Karten ermöglicht. Auf diese Weise werden Sterne nicht mehr als einfache leuchtende Kugeln betrachtet, sondern als komplexe Oberflächen voller Muster, Schatten und dynamischer Abdrücke.
Dieser Durchbruch ist mehr als nur eine astronomische Kuriosität. Das Verständnis der Verteilung von Sternflecken hilft dabei, Fehlinterpretationen bei der Suche nach Exoplaneten zu korrigieren, sodass Wissenschaftler Signale, die durch Sternaktivität verursacht werden, von denen unterscheiden können, die tatsächlich von einem Planeten stammen.
Der Planet, der die Geheimnisse seines Sterns enthüllte
Um die Methode zu testen, wandten die Forscher das Modell auf einen bestimmten Fall an: den Exoplaneten TOI 3884 b, der 2022 von TESS entdeckt wurde. Diese Gaswelt, die fünfmal größer als die Erde und dreißigmal massereicher ist, liegt 141 Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau.
Während seiner Transite durchquert der Planet Regionen, die ungewöhnliche Konzentrationen von Flecken auf der Oberfläche seines Sterns aufweisen. Anstatt zufällig verstreut zu sein, gruppieren sie sich hauptsächlich in der Nähe des Sternnordpols, der zufällig zur Erde ausgerichtet ist, was die Erkennung erleichtert.
Die Ergebnisse waren überraschend, da nicht alle Sterne diese polaren Konfigurationen aufweisen. Datenvergleiche deuteten darauf hin, dass die „kosmischen Muttermale” im TOI 3884-System keine bloßen Oberflächenfehler sind, sondern Anzeichen für magnetische Prozesse, deren Muster Wissenschaftler noch nicht vollständig verstehen.
So wurde ein entfernter Planet zum Schlüssel für die Entschlüsselung der magnetischen Geheimnisse seines Sterns – indem er während seiner Transite Flecken verbarg und enthüllte. Auf diese Weise fungiert TOI 3884 b als unwissender Entdecker, der eine Sternenkarte nachzeichnet, die für uns einst unsichtbar war.
Auswirkungen auf die Astrobiologie
Zu wissen, wie Sternflecken verteilt sind, ist kein unwesentliches Detail. Laut Brett Morris vom Space Telescope Science Institute kann die Sternaktivität mit dem Vorhandensein von Wasser oder biologischen Molekülen in der Atmosphäre eines Planeten verwechselt werden. Die Fähigkeit, diese beiden Signale voneinander zu unterscheiden, ist unerlässlich, um Fehlalarme zu vermeiden.
Diese Präzision wird bei künftigen Missionen noch wichtiger sein, insbesondere bei Pandora, das für die gleichzeitige Beobachtung von sichtbarem und infrarotem Licht konzipiert ist. Mit seiner Hilfe werden Wissenschaftler besser unterscheiden können, welcher Teil eines Signals vom Stern und welcher vom Planeten stammt.
Der StarryStarryProcess wird zu einem wichtigen Verbündeten für Pandora werden. Seine Fähigkeit, Sternflecken zu modellieren, wird dabei helfen, „Rauschen“ herauszufiltern, wodurch die Analyse der Exoplanetenatmosphäre sauberer und genauer wird.
Dies bringt uns der Identifizierung von Welten mit lebensfreundlichen Bedingungen einen Schritt näher. In diesem Sinne ist die Kartierung dieser „kosmischen Muttermale“ nicht nur eine ästhetische Kuriosität, sondern ein wichtiges wissenschaftliches Instrument.
Eine strahlende Zukunft für die Sternenkartierung
Derzeit basiert die Methode ausschließlich auf Daten aus dem sichtbaren Lichtbereich, aber die Forscher sind zuversichtlich, dass sie durch die Kombination mit Infrarotdaten noch leistungsfähiger wird, sobald das James-Webb-Weltraumteleskop in Betrieb genommen wird. Dank seiner hohen Auflösung kann das Modell dann über einen breiteren Frequenzbereich getestet werden.
Die Herausforderung besteht darin, mehrere Informationsquellen zu integrieren:
- Lichtkurven von Missionen wie TESS und Kepler,
- Infrarotbeobachtungen von Webb und
- Zukünftige Messungen von Pandora.
Zusammen werden diese Teile ein viel vollständigeres Puzzle der Sternaktivität und der Planetenatmosphären bilden.
Letztendlich ist es das Ziel, mit Sicherheit festzustellen, welche Welten die richtigen Bedingungen für Leben bieten. Um dies zu erreichen, müssen wir nicht nur die Planeten verstehen, sondern auch die Sterne, die sie beleuchten – mit ihren Flecken, Magnetzyklen und Lichtschwankungen.
Letztendlich eröffnet die Entdeckung dieser „kosmischen Muttermale“ eine unerwartete Perspektive: Von einfachen dunklen Flecken auf fernen Sternen zu Informationsquellen, die uns bei der Erforschung von Welten leiten können, die sich eines Tages als bewohnbar erweisen könnten.