Ein Team von Wissenschaftlern fand heraus, dass das römische Weltraumteleskop Nancy Grace der NASA in der Lage sein wird, eine bestimmte Art von Weltraumstaub zu messen, der in Dutzenden von bewohnbaren Zonen nahe gelegener Planetensysteme oder in den Regionen um Sterne herum verstreut ist, in denen die Temperaturen so mild sind, dass sich flüssiges Wasser auf Welten ansammeln könnte ‚ Oberflächen. Herauszufinden, wie viel von diesem Material diese Systeme enthalten, würde Astronomen helfen, mehr darüber zu erfahren, wie Gesteinsplaneten entstehen, und die Suche nach bewohnbaren Welten durch zukünftige Missionen leiten.
In unserem eigenen Sonnensystem erstreckt sich Zodiakalstaub – kleine Gesteinskörner, die größtenteils von kollidierenden Asteroiden und bröckelnden Kometen zurückgelassen wurden – von der Nähe der Sonne bis zum Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Aus der Ferne betrachtet ist er nach der Sonne das Hellste im Sonnensystem. In anderen Planetensystemen wird er Exozodiakalstaub genannt und erzeugt einen Schleier, der unsere Sicht auf die Planeten verdeckt, weil er das Licht des Wirtssterns streut.
„Wenn wir nicht viel von diesem Staub um einen bestimmten Stern finden, bedeutet das, dass zukünftige Missionen potenzielle Planeten relativ leicht sehen können“, sagte Ewan Douglas, Assistenzprofessor für Astronomie an der Universität von Arizona in Tucson und der Leiter Autor eines Artikels, der die Ergebnisse beschreibt. „Aber wenn wir diese Art von Staub finden, können wir sie untersuchen und alle möglichen interessanten Dinge über ihre Quellen lernen, wie Kometen und Asteroiden in diesen Systemen, und den Einfluss unsichtbarer Planeten auf ihre Helligkeit und Verteilung. Sieg für die Wissenschaft.“
Die Suche nach Exozodiakalstaub ist nur ein Beispiel für die vielversprechenden potenziellen wissenschaftlichen Anwendungen von Romans Coronagraph-Instrument, das nach seiner 18-monatigen Technologiedemonstrationsphase folgen könnte. Die Ergebnisse des Teams werden in den Publikationen der Astronomical Society of the Pacific veröffentlicht.
Hinweise auf unsichtbare Planeten
Durch die Untersuchung von Exozodiakalstaub können Astronomen Hinweise darauf finden, wie andere Planetensysteme aussehen. Die Menge an Trümmern deutet auf Kometenaktivität hin, da eine größere Anzahl von Kometen mehr Staub produzieren sollte. Das Verteilungsmuster des Staubs zu sehen, könnte Hinweise auf umkreisende Planeten geben, die die Trümmer mit ihrer Schwerkraft formen und Wege durch das Material schnitzen könnten.
„Niemand weiß viel über Exozodiakalstaub, weil er so nah an seinem Wirtsstern ist, dass er normalerweise im grellen Licht verloren geht, was es notorisch schwierig macht, ihn zu beobachten“, sagte Bertrand Mennesson, stellvertretender Projektwissenschaftler von Roman am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien und a Mitautor der Abhandlung. „Wir sind nicht sicher, was Roman in diesen anderen Planetensystemen finden wird, aber wir freuen uns, endlich ein Observatorium zu haben, das dafür ausgestattet ist, diesen Aspekt ihrer bewohnbaren Zonen zu erforschen.“
Roman könnte sein Coronagraph-Instrument verwenden, um das Licht eines Wirtssterns auszublenden und empfindliche Messungen des vom Staub des Systems reflektierten Lichts in der gleichen Art von Licht durchzuführen, die unsere Augen sehen können. Bodengestützte Teleskope tun sich mit solchen Beobachtungen schwer, weil sie durch die turbulente Atmosphäre der Erde blicken müssen. „Es ist sehr schwer, einen funkelnden Stern zu blockieren“, sagte Douglas.
„Der Roman Coronagraph ist mit speziellen Sensoren und verformbaren Spiegeln ausgestattet, die das Sternenlicht in Echtzeit aktiv messen und subtrahieren“, sagte John Debes, Astronom am Space Telescope Science Institute in Baltimore und Mitautor der Veröffentlichung. „Dies wird dazu beitragen, einen sehr hohen Kontrast zu liefern, der hundertmal besser ist als der passive Koronograph von Hubble, den wir benötigen, um warmen Staub zu erkennen, der in der Nähe des Wirtssterns kreist.“
Diese Animation zoomt aus unserem Sonnensystem heraus und zeigt, wie das vom Zodiakalstaub gestreute Sonnenlicht aus der Ferne heller ist als die Planeten. Die gleiche Art von Staub in anderen Planetensystemen, Exozodiakalstaub genannt, erzeugt einen ähnlichen Schleier, der es schwierig macht, umlaufende Welten zu erkennen. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA
Ein Wegbereiter für zukünftige Missionen
Während andere Observatorien wie das Hubble-Weltraumteleskop kalte Trümmerscheiben weit entfernt von ihren Wirtssternen beobachtet haben – weiter von ihren Sternen entfernt als Neptun von der Sonne –, war niemand in der Lage, warmen Staub in der Region der bewohnbaren Zone zu fotografieren. Während frühere NASA-Projekte vorläufige Messungen von Exozodiakalstaub in bewohnbaren Zonen durchgeführt haben, werden Romans Bilder dank seines fortschrittlichen Koronograph-Instruments mit hohem Kontrast und seiner stabilen Position im Weltraum viel empfindlicher sein. Eine Million Meilen von der Erde entfernt um den Lagrange-Punkt 2 (L2) zu kreisen, anstatt sich wie Hubble in einer erdnahen Umlaufbahn zu befinden, bedeutet, dass unser Planet keine so herausfordernde Umgebung für diese Beobachtungen bieten wird.
Warme Trümmer näher an Wirtssternen abzubilden ist wichtig, weil sie aus anderem Material bestehen als äußere Staubscheiben. Näher am Mutterstern dominieren felsige Körner den Staub; weiter entfernt besteht es größtenteils aus eisigen Körnern. Die Trümmer in jeder Region werden durch unterschiedliche Prozesse erzeugt, daher bietet die Untersuchung der Chemie von Exozodiakalstaub Informationen, die Astronomen nicht erhalten können, wenn sie die äußeren Regionen um andere Sterne beobachten.
„Durch die Suche nach diesem Staub könnten wir etwas über die Prozesse erfahren, die Planetensysteme formen, und gleichzeitig wichtige Informationen für zukünftige Missionen liefern, die darauf abzielen, Planeten in der bewohnbaren Zone abzubilden“, sagte Debes. „Indem wir herausfinden, wie viel Exozodiakalstaub möglichen Planeten in nahegelegenen Systemen im Weg ist, können wir sagen, wie groß zukünftige Teleskope sein müssen, um hindurchsehen zu können. Beobachtungen des römischen Coronagraphen könnten ein entscheidendes Sprungbrett für die Suche darstellen für Erdanaloga.“