Spektrograf CRIRES+ sucht nach Super-Erden

Göttinger Astrophysiker haben am Bau mitgewirkt

Das astronomische Forschungsinstrument CRIRES+ soll Planeten außerhalb unseres Sonnensystems untersuchen. Es ist nun am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Betrieb gegangen. Das Institut für Astrophysik der Universität Göttingen ist Teil des internationalen Forschungskonsortiums, das den hochauflösenden Infrarot-Spektrografen an der Paranal-Sternwarte in Chile gebaut hat.

„First Light““ nennen Astronominnen und Astronomen den Moment, wenn ein neues optisches Instrument an einem Teleskop mit der Forschung beginnt. Für CRIRES+ war es Anfang Februar 2021 so weit: Die ESO meldete „First Light“. Ein Spektrograf zerlegt das einfallende Licht, das das Teleskop einfängt, in sein Spektrum, in diesem Fall im infraroten Wellenlängenbereich. Aus dem Spektrum können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehr über den Stern und seinen Planeten herauslesen. Die Aufgabe von CRIRES+ ist, den Himmel nach sogenannten Super-Erden abzusuchen, die sich in der habitablen Zone um ihren Stern bewegen.

Als Super-Erden werden Planeten außerhalb unseres Sonnensystems bezeichnet, deren Masse vergleichbar mit der der Erde ist. „Habitable Zone“ ist der Abstand des Planeten zu seinem Stern, in dem theoretisch Leben möglich ist, wo es also weder zu kalt (zu großer Abstand) noch zu heiß (zu nah am Stern) ist. Mit CRIRES+ haben Astronominnen und Astronomen nun ein Werkzeug, um solche Super-Erden aufzuspüren, da sie damit sehr viele Sterne in unserer stellaren Nachbarschaft beobachten können.

Das Instrument unterstützt die Forscherinnen und Forscher zudem auch, die Atmosphäre von extrasolaren Planeten während eines Transits zu analysieren. Bei einem Transit zieht ein Planet vor seinem Stern vorbei und schwächt während dieses Zeitraums das Licht des Sterns ab. Ein weiteres Forschungsziel von CRIRES+ ist, mehr über den Ursprung und die Evolution der Magnetfelder von Sternen zu lernen. Das trägt dazu bei, die Aktivität unserer Sonne besser zu verstehen.

ESO hatte das astronomische Forschungsinstrument gemeinsam mit einem Konsortium aus europäischen Instituten gebaut. Die Abkürzung CRIRES steht für CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph. Ein Adaptive-Optics-Modul korrigiert Bildverzerrungen, die durch die turbulente Erdatmosphäre entstehen. Das Vorgänger-Instrument CRIRES und das Adaptive-Optics-System wurden modernisiert, so dass der Wellenlängenbereich, den das Instrument analysieren kann, um das Zehnfache größer geworden ist.

CRIRES hat viele Entdeckungen ermöglicht, zum Beispiel konnten damit erstmals die Länge eines Tages auf einem extrasolaren Planeten bestimmt und die Temperatur von Plutos gesamter Atmosphäre gemessen werden. Von CRIRES+ erhoffen sich die Astronominnen und Astronomen ähnlich wichtige Entdeckungen. „Die Kombination aus einem hochmodernen optischen Instrument an einem der größten Teleskope der Welt, dem Very Large Telescope mit einem Spiegeldurchmesser von 8,2 Metern, bietet beste Voraussetzungen, um die Atmosphäre von extrasolaren Planeten zu erforschen“, sagt Prof. Dr. Ansgar Reiners vom Institut für Astrophysik an der Universität Göttingen.

Seine Arbeitsgruppe hat zusammen mit Prof. Dr. Artie Hatzes, Direktor der Thüringer Landessternwarte, Prof. Dr. Nikolai Piskunov vom Department for Physics and Astronomy an der Universität Uppsala in Schweden sowie einem Projektteam bei der ESO die Modernisierung von CRIRES umgesetzt.

Eigentlich hätte CRIRES+ bereits vor einem Jahr mit der Erforschung von extrasolaren Planeten beginnen sollen. Das Instrument wurde im Februar 2020 am VLT an der Paranal-Sternwarte in Chile montiert. Doch wegen der Corona-Pandemie mussten die ersten Testbeobachtungen verschoben werden. Deswegen musste ESO zum ersten Mal ein Instrument aus der Ferne testen und in Betrieb nehmen.

Finanziert wurde CRIRES+ unter anderem aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie der schwedischen Wallenberg-Stiftung.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Ansgar Reiners
Georg-August-Universität Göttingen
Institut für Astrophysik
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 3928530
Ansgar.Reiners@phys.uni-goettingen.de

http://www.uni-goettingen.de/