Während meines Studiums hatte ich die einmalige Gelegenheit, zusammen mit meinem Professor im Rahmen eines Astronomie-Praktikums einen Exoplaneten-Transit zu beobachten (also nicht im Sinne von “mit dem bloßen Auge sehen”, sondern detektieren). Auch wenn der Transit recht unspektakulär verlief und die Auswertung der Messung einige Überraschungen zeigte – es war ein tolles Erlebnis! Zu dem Zeitpunkt der Beobachtung sind seit der Entdeckung der ersten Exoplaneten gerade mal 20 Jahre vergangen (der “erste” Transit wurde im Jahr 1992, ein weiterer erst 1995 beobachtet) und im Juli 2010 gab es “nur” ca. 464 bestätigte Exoplaneten (heute: ca. 1948, Stand 21.08.2015).
Prinzip eines Transits
Bei einem Transit bewegt sich ein Himmelskörper in die Sichtlinie zwischen dem Stern und dem Beobachter. Von der Erde aus lassen sich Transits an den Planeten Merkur und Venus (2004 und 2012) beobachten. Auch eine Sonnenfinsternis – verursacht durch den Mond – könnte man als eine Art Transit auffassen. Bei sehr weit entfernten Sternen können solche Transits ebenfalls erfolgen, allerdings ist deren Detektion sehr schwierig. Da die auftretenden Intensitätsänderungen des Sterns während eines Transits im Bereich von einigen Millimagnituden (mmag) sind, werden sehr leistungsstarke Teleskope zur Detektion benötigt. Vergleichbar wäre dies mit dem Vorbeiflug eines Nachtschwärmers vor einer Glühbirne in einer Entfernung von mehreren Kilometern.
Beobachtung am Treburer T1T
Die Beobachtung fand im Juli 2010 am Michael-Adrian-Observatorium in Trebur statt. Verwendet wurde das Treburer 1 Meter Teleskop (T1T), ein Cassegrain-Reflektor mit einem Spiegeldurchmesser von 1200 mm und einer Brennweite von 9550 mm. In der heutigen Zeit müssen glücklicherweise keine Photoplatten mehr verwendet werden. Dafür hatten wir eine aktiv gekühlte CCD-Kamera vom Typ SBIG STL-6303E, womit Aufnahmen (sog. Frames) mit einer Auflösung von bis zu 3072 x 2048 Pixel möglich sind. Das Ziel unserer Beobachtung war der Stern HAT-P-5 im Sternbild Leier (siehe Abbildung).
Vorbereitung und Durchführung
Kurz vor dem Sonnenuntergang begannen die Vorbereitungen: die Rechner wurden hochgefahren, der CCD-Sensor auf -25 °C gekühlt und das Teleskop für die Aufnahme von sogenannten Flat-Field-Aufnahmen in der Dämmerung vorbereitet. Die Beobachtungsbedingungen waren optimal: keine Wolken und kein Mond am Himmel, dafür aber ausgeprägte atmosphärische Störungen durch sog. Seeing.
Nach dem Sonnenuntergang wurde es zwar dunkel, aber das Teleskop detektierte immer noch das Restlicht der Sonne. Dies dauerte bis zu einer Stunde nach dem Sonnenuntergang an, bis mit dem Teleskop “saubere” Aufnahmen gemacht werden konnten. Die ersten Aufnahmen sind zwar sehr stark verrauscht aber dennoch brauchbar. Danach hieß es: abwarten und Kaffee trinken. Das Teleskop musste gelegentlich manuell nachgeführt werden, ansonsten kamen die Aufnahmen im Minuten-Takt (25 s Belichtungsdauer, danach herunterladen des Frames).
Noch während der Beobachtung wurden sog. Dark-Frames aufgenommen, welche für die Kalibrierung der Roh-Frames benötigt werden. Gegen 4 Uhr morgens ging die Sonne allmählich auf, sodass dies das Ende der Beobachtung bedeutete. Im Sommer sind die Nächte leider viel kürzer als im Winter, sodass nur relativ kurze Exoplaneten-Transits beobachtet werden können.
Auswertung und Ergebnisse
Das Ziel dieser Beobachtung war es, eine sogenannte Lichtkurve aus den Aufnahmen zu erstellen. Dabei müssen die Frames vorher kalibriert werden und anschließend photometrisch ausgewertet werden. Ein Unterschied zwischen dem Rohbild und kalibriertem Bild ist deutlich erkennbar. Zum Glück gibt es hierfür spezielle Photometrie-Software, die einem die repetitive Arbeit abnimmt. Schließlich sollen mehrere hundert Frames ausgewertet werden. Die Ergebnisse dieser Beobachtung habe ich im Rahmen einer Studienarbeit zusammengefasst, die jedoch nicht publiziert wurden, da die Messung durch einen unbekannten systematischen Fehler empfindlich gestört wurde. Wer sich mit sowas beschäftigt oder Inspiration für ein ähnliches Projekt braucht – schauts Euch an!
D. Nordmann. Photometrische Analyse der Lichtkurve des Sterns HAT-P-5 mit Exoplaneten-Transit.