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Die Suche nach extrasolaren Planeten begann mit erdgebundenen Teleskopen. Der erste extrasolare Planet im Sternbild Pegasus wurde durch die Beobachtungen mit einem Teleskop in Südfrankreich entdeckt. Aber selbst die besten Teleskope sind in ihrem Einsatz beschränkt durch den Tag- und Nachtrhythmus, durch Mondphasen und schlechtes Wetter. Eine kontinuierliche ununterbrochene Beobachtung eines Sternfeldes, wie sie für die Suche nach Transitsignalen ideal wäre, ist damit nicht möglich. Außerdem wird die Genauigkeit, mit der man die Veränderung der Sternintensität messen kann, durch die ständigen Turbulenzen in der Erdatmosphäre begrenzt. Daraus entstand der Wunsch der Wissenschaftler, die Suche nach extrasolaren Planeten in den Weltraum zu verlegen.

Künstlerische Darstellung des Planetensystems um den Stern Kepler-9: die beiden Gasriesen wurden zu Beginn der Kepler-Mission entdeckt. Die verfeinerte Analyse der Lichtkurven zeigt einen dritten Planeten. © NASA/Ames/JPL-Caltech)Künstlerische Darstellung des Planetensystems um den Stern Kepler-9: die beiden Gasriesen wurden zu Beginn der Kepler-Mission entdeckt. Die verfeinerte Analyse der Lichtkurven zeigt einen dritten Planeten. © NASA/Ames/JPL-Caltech)Das wurde zum ersten Mal 2007 mit der französischen Mission CoRoT (Convection, Rotation and Planetary Transits) verwirklicht, an der auch das DLR beteiligt war. CoRoT war überaus erfolgreich. Unter seinen herausragenden Entdeckungen war der erste Gesteinsplanet, CoRoT- 7b, ein Planet mit der etwa siebenfachen Erdmasse und dem 1,7fachen Erdradius. Mit diesen Werten gehört CoRoT-7b zu den sogenannten Super-Erden. Er umkreist seinen Stern in nur 20 Stunden und zeigt ihm immer die gleiche Seite. Der geringe Abstand und die gebundene Rotation führen zu einer starken Erhitzung seiner dem Stern zugewandten Oberfläche. Wie es genau dort aussieht, hängt von vielen Faktoren ab, die man nur sehr ungenau kennt oder abschätzen kann: Wie hat sich der Planet gebildet? Hat oder hatte er eine Atmosphäre? Aus welchem Gestein besteht er?

Die nächste Mission zur Suche nach Exoplaneten war die US-amerikanische Weltraummission Kepler, die 2009 startete und wie CoRoT mit der Transitmethode arbeitet. Fast fünf Jahre lang schaute Kepler kontinuierlich auf ein Feld mit rund 150.000 Sternen im Sternbild Schwan. Damit wurden ungefähr 2300 Planeten gefunden. Zwei Schwungräder zur präzisen Ausrichtung des Teleskops gingen 2013 kaputt. Mit einem neuen Konzept, das den Sonnenwind zur Stabilisierung nutzt, wird die Mission unter den Namen K2 fortgesetzt, wenn auch mit geringerer Qualität der Messdaten.

Die Planung, der Bau und der Betrieb eines Weltraumteleskops ist eine Sache, aber erst die Auswertung der Messungen, die Erzeugung und Analyse der Lichtkurven, führt zu herausragenden Entdeckungen und wissenschaftlichen Erkenntnissen und erfordert die Arbeit vieler Forschergruppen, die ihre Expertise einbringen und in einem fruchtbaren Wettbewerb miteinander stehen.

An der Entdeckung mehrerer extrasolarer Planeten aus der Analyse der Kepler- und K2-Daten war das DLR-Institut für Planetenforschung beteiligt. Darunter war das Planetensystem Kepler-90, das erste Planetensystem mit sieben Planeten, das eine dem Sonnensystem ähnliche Hierarchie hat: die Gasriesen außen, die kleinen Planeten innen.

Die vielen Planeten, die man entdeckt hat, zeigen eine enorme Bandbreite von Eigenschaften, wie man sie vor 1995 nicht erahnt hatte. Aber nicht von allen Planeten hat man den kompletten Satz von Eigenschaften – Masse, Radius und Alter – und wenn ja, dann oft nicht mit der notwendigen Genauigkeit. Eine zweite Erde, also ein Planet mit ähnlichen Eigenschaften wie unsere Erde in einem Abstand zum Stern, der Wasser in flüssiger Form erlauben würde, hat man bisher noch nicht gefunden. Die vergangenen Missionen und Beobachtungen haben aber gezeigt, dass die genaue Bestimmung von Radius, Masse und Alter des Planeten und des Zentralsterns unabdingbar ist, um überhaupt eine Chance zu haben, einen erdähnlichen Gesteinsplaneten näher zu charakterisieren. Um darüber hinaus die Bestandteile einer möglichen Planetenatmosphäre zu untersuchen, bedarf es heller Sterne, die solche Nachfolgemessungen erlauben. Das ist die Zielsetzung der nächsten großen europäischen Exoplaneten-Mission PLATO, bei der das DLR die Leitung der wissenschaftlichen Nutzlast hat und die 2026 an den Start gehen soll. Die ESA-Mission CHEOPS zur Charakterisierung bereits bekannter Exoplanten ist im Dezember 2019 gestartet und liefert erfolgreich erste Daten.