rc3 2021 intro musik
Herald: Am Montagabend haben wir bereits einen Blick in die Theorie der
Detektionsmethoden von Exoplaneten werfen können. Heute gehen wir selbst auf die
Suche. Doktor der Meteorologie Dr. Michael Theusner, fasziniert von Astronomie, kann
für Astronomie faszinieren. Seit seiner Begegnung mit dem Halleyschen Kometen ist
er auf der Suche nach extrasolaren Planeten. Vor 14 Jahren hatte er es zum
ersten Mal geschafft, mit nur recht einfachen Mitteln den Transit eines
Exoplaneten nachzuweisen. Michael, bitte hilf uns, weitere zu finden! Bühne frei
für Dr. Michael Theusner!
Theusner: Ja, vielen Dank und herzlich willkommen zu meinem Vortrag zu einem —
wie ich persönlich finde — ausgesprochen spannenden Thema, das ja auch noch gar
nicht so lange praktisch in der Wissenschaft jetzt aktuell ist. Also was
heißt gar nicht so lange, es waren inzwischen auch schon 30 Jahre, aber bis
vor 30 Jahren kann wusste man ja noch gar nicht genau, ob es um andere Sterne
überhaupt Planeten gibt. Und seitdem hat sich sehr viel getan. Ich habe das immer
schon so nebenbei ein bisschen mitverfolgt und habe dann tatsächlich so um 2007 rum
das erste Mal überlegt, ob ich als Amateur nicht auch eine Chance hätte, solche
Exoplaneten selber mal nachzuweisen. Aber jetzt nicht selbst auf die Suche
tatsächlich zu gehen, also da ist man doch eher relativ chancenlos, selbst
welcherzufällig zu finden, sondern einfach bei Sternen, die also einen Exoplaneten
haben oder einen Planeten haben, von einem Planeten umrundet werden, diesen auch
nachweisen zu können, mit einfachen Mitteln einfach, einfachen Amateurmitteln.
Und zum Anfang erst mal was ist überhaupt ein Exoplanet? So grundlegend ist das ja
relativ einfach beschrieben. Das ist einfach ein Planet außerhalb des
Sonnensystems. Also nicht einer der acht, die wir bei uns haben, sondern einfach
einer, der einen anderen Stern, eine andere Sonne umkreist. Und inzwischen
kennt man da wirklich schon richtig viele von. Also ich habe gerade heute Morgen
noch mal nachgeguckt, also bislang bestätigt sind inzwischen 3628
Planetensysteme und 808 von denen haben sogar mehr als einen Planeten. Und da gibt
es ganz exotische Sachen auch dabei. Also man hatte ja erst mal erwartet, ein
Sonnensystem müsste vielleicht so aussehen wie unser Sonnensystem, ne, also nur
relativ regelmäßig angeordneten Planeten innen die Kleineren und außen die
Größeren. Aber da ist eigentlich alles über den Haufen geworfen worden, und da
ist die Wissenschaft auch immer noch dabei, überhaupt zu erklären, wie Planeten
jetzt eigentlich genau um Sterne entstehen und vor allem die um die, also, die ich
als Amateur besonders einfach nachweisen kann. Und ja, insgesamt kennt man jetzt
schon so 4904, also Stand heute Morgen, Exoplaneten insgesamt. Man muss sich
vorstellen, das ist ja erst 30 Jahre her, dass man überhaupt den ersten entdeckt
hat, und 1995 überhaupt den ersten Exoplaneten um einen normalen Stern
sozusagen. 1992 hat man ja so was relativ Exotisches entdeckt um einen sogenannten
Pulsar, also ne Sternleiche sozusagen. Aber inzwischen findet man durchaus auch
Programme mit Satelliten und bodengebundenen Systemen, praktisch
überall, wo man kuckte, Planeten um andere Sterne herum. Und ja, wie findet man jetzt
eigentlich — habe gehört, es gab ja auch schon einen Vortrag dazu. Das ist ja erst
mal nicht so einfach, ne, also wenn man einfach einen Stern anguckt, woher weiß
man eigentlich, dass da ein anderer Planet herum kreist? Und da haben sich die
Astronomen, also die Profiastronomen natürlich ganz ausgeklügelte Dinge, einen
wahren Zoo von Methoden inzwischen überlegt, mit dem man solche Exoplaneten
tatsächlich auch finden kann. Hier so ein grober Überblick von allen Methoden, mit
denen man bisher erfolgreich war. Und die kann man so grundlegend in drei Kategorien
unterscheiden: das eine nennt sich Dynamik, da guckt man sich so dynamische
Sachen an wie Sachen, wo sich die Bahn verändert oder Parameter, die die Bahn
bestimmen, die sich dann ändern im Laufe der Zeit, dann gibt es was ganz
Exotisches, "microlensing" heißt das. Das muss man sich so vorstellen, dass da
praktisch in unserer Sichtlinie sich zwei Sterne befinden. Einer ist sehr, sehr weit
weg, einer ein bisschen dichter dran und Sterne bewegen sich ja auch, die stehen ja
tatsächlich nicht fest. Und wenn dann sozusagen von einem weit entfernten Stern
ein anderer vorbeizieht, dann wird sozusagen durch so einen
Gravitationslinseneffekt — also wirkt das Gravitationsfeld dieses anderen Sterns wie
eine Linse, verstärkt das Licht des dahinterliegenden Sterns, und wenn der
dann auch noch Planeten hat, dann gibt es da so ganz komische Spitzen in der
Helligkeit, die man dann messen kann. Also das Licht des dahinter liegende Sterns
wird dann verstärkt und hat dann so ganz charakteristische Ausreißer, mit denen man
das finden kann. Aber der Nachteil von der Methode ist, das funktioniert halt nur
einmal, ne weil so eine Sternenkonstellation nur einmal vorhanden
ist. Fotometrie ist dann so die dritte große Kategorie. Da geht es einfach
tatsächlich dann erstmal auch so um direkte Abbildung. Also dass man mit
speziellen oder auch sehr, sehr großen Teleskopen, muss man gleich dazusagen,
also so was wie die Very Large Telescope in Chile, acht Meter Spiegel Durchmesser
und so weiter … damit kann man auch tatsächlich heute schon direkt Planeten um
andere Sterne fotografieren, unter besonderen Bedingungen aber auch nur. Und
das dritte, worum wir uns vor allem heute kümmern, das sind die sogenannten
Transits. Also das ist auch eigentlich fast die einzige Methode, würde ich sagen,
bei denen Amateure eine Chance haben, Exoplaneten um andere Sterne nachzuweisen.
Die anderen, also gerade hier die dynamischen, die sind so speziell. Also
sie werden auf absehbare Zeit immer den Profiastronomen vorbehalten bleiben. Und
das Microlensing, da müsste man dann ja auch sozusagen schon vorher wissen, ob das
passiert oder nicht, müsste man auch zufällig im richtigen Moment gucken. An
diesem Transit — ich erkläre auch dann gleich noch, was das Wort ist und wie das
genau funktioniert — da kann man das eben sozusagen wiederholt und immer wieder zum
richtigen Zeitpunkt dann machen. Was man hier auch noch in dem Diagramm sehen kann,
da erkennt man also, bis zu welcher Größe man schon Objekte um andere Sterne
nachgewiesen hat mit den verschiedenen Methoden. Und da sieht man mit diesen
Pulsaren, also da, was 1992 das erste Mal gelungen ist, da kann man so Planeten bis
unter eine Erdmasse nachweisen. Mit anderen geht das nicht so weit runter, so
bis Jupiter-Größe, Microlensing auch so bis eine Erde immerhin runter. Aber die
Transit Beobachtung aus dem Weltall, also mit den Weltraumteleskopen, die es heute
gibt, also Hubble zum Beispiel. Und was ja vielleicht auch einige mitbekommen haben,
jetzt ist ja das James Webb Space Teleskop gestartet worden, gerade an Weihnachten.
Das wird da auch noch viel, viel kleinere Objekte finden können. Aber selbst da
kommt man tatsächlich also mit diesem Transitmethoden heute schon zu
Planetengrößen die kleiner sind als unser Mond, sogar, also Durchmesser so 2000
Kilometer. Vom Boden aus geht das nicht ganz so gut, da sieht man, da kommt man so
bis ja, so knapp unter 10 Erdmassen, sozusagen bei den Planeten. Das hängt
damit zusammen, dass unsere Erdatmosphäre immer sozusagen die Beobachtung ein
bisschen kaputt macht. Also das kennen ja auch einiger, ne, waren so im Sommer auf
der Straße, das flimmert immer so komisch. Luft bewegt sich, Luft verschiedener
Temperatur wirbelt durcheinander und dadurch werden die Bilder, die man vom
Boden macht, einfach insgesamt schlechter, und die Daten. Und das kann man halt nicht
beliebig kompensieren. Insofern haben da die Weltallbeobachtungen einfach einen
großen Vorteil insgesamt. Ja und wie das jetzt insgesamt mit der Transitmethode
funktioniert: braucht auch auch eine bestimmte Konstellation, wenn man einen
Stern, und dann muss aus Sicht unserer Erde sozusagen vor diesem Stern dann der
Planet vorbeiziehen. Das heißt halt, man muss ungefähr sozusagen in die Bahnebene
dieses Planeten herein gucken, und wenn der dann vor diesem Stern vorbeizieht,
dann entdeckt er natürlich einen Teil des Sterns ab. Das heißt der Stern leuchtet
dann ein wenig schwächer und entsprechend nimmt die Helligkeit dann ein bisschen ab.
Das zeigt diese Kurve dann hier drunter. Ne also die … und die Abschwächung der
Helligkeit, die kann man dann tatsächlich mit den heutigen Methoden, und ich als
Amateur sogar, tatsächlich messen. Aus dem Sonnensystem können wir so was auch schon,
vielleicht haben einige auch schon mal hier bei uns Planetentransit gesehen. Das
sind zum Beispiel der Venus Transit von vom 6. 6. 2012, da ist aus Sicht der Erde
die Venus vor der Sonne vorbeigezogen. So muss man sich das vorstellen, ne. Da zieht
ein Planet über ein paar Stunden, oder wie lange man da braucht, da vorbei und
schwächt dann das Licht der Sonne oder des Sterns dann immer ein bisschen ab. Man
sieht schon, wenn Merkur vorbeizieht — das funktioniert natürlich bei uns nur bei den
inneren Planeten, die können ja nur vor der Sonne vorbeiziehen, aus unserer Sicht.
Merkur, der wurde ja nur extrem, weil er viel kleiner ist, extrem wenig abdecken.
Entsprechend schwieriger wäre dann so ein Planet dann tatsächlich nachweisbar. Geht
aber eben heute auch schon tatsächlich. Und ja, was noch einen Effekt hat, wie
stark der Effekt hat, das hängt eben, was ich ja schon sagte, von der Größe des
Planeten ab, der vor dem Stern vorbeizieht, von der Größe des Sterns
natürlich auch, und wenn man mal so guckt hier, wenn der ja sozusagen das Verhältnis
zwischen Planet und Stern sozusagen hier so bei 15 prozent liegt, dann hat man
natürlich eine viel, viel stärkere Abschwächung des Lichts, also sagen wir
mal so 2-3%, als bei viel, viel kleineren Planeten. Entsprechend ist es für mich als
Amateur natürlich auch eigentlich nur möglich, große Planeten damit, also sowas
wie Jupiter zum Beispiel damit nachzuweisen. Die Länge des Transits ist
auch entscheidend. Also wenn so ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht aus unserer
Sicht, dann ist die Länge natürlich davon abhängig, dieses Transits, wie weit er von
seinem Stern entfernt herumzieht und die Transitplaneten, die man heute so
beobachtet, die haben, also die ich als Amateur gut beobachten kann, wo die Zeit,
also die Dauer des Transits auch recht kurz ist. Die brauchen tatsächlich nur so
ein bis vier Tage einmal um den Stern herum. Also die Erde braucht ja 365 Tage,
und die schaffen das, also ein Jahr dauert bei denen praktisch ein bis vier
Erdentage, bei manchen sogar noch weniger. Und umso einfacher ist natürlich Transit
nachzuweisen. Wenn er schon kurz ist, muss man nicht so lange gucken. Wenn der
Transit 4 Stunden lang wäre, müsste ich ja auch vorher schon anfangen zu gucken. Auch
danach. Meinetwegen 6 Stunden beobachten. In der Zeit muss der Himmel auch noch klar
sein und so weiter und der Stern natürlich über dem Horizont stehen. Also insofern
sind kurze Transits für Amateurs die am besten geeigneten. Und wie der Ablauf dann
so aussieht, also ein Licht an seinem Stern dran wäre, oder wenn Jupiter z.B.
von ganz weit entfernt von der Sonne vorbeiziehen würde, würde das so aussehen:
Erst mal nix abgedeckt, dann sieht er langsam nach vor, wandert dann innerhalb
von ein paar Stunden darüber und verschwindet wieder. Wenn ich jetzt sehr
weit weggehe, sieht das dann ja … also hier auf mehrere Lichtjahre Entfernung
einen Stern beobachtet hat, der so ein Transit hat. Dann sieht das dann ja
eigentlich nur noch so aus. Man sieht nur noch einen Punkt, der ein ganz, ganz
bisschen schlechter oder schwächer wird. Das heißt, man macht einfach insgesamt mit
der Ausrüstung, also was man da so braucht, sag ich auch gleich kurz noch.
Macht man einfach ganz, ganz viele Fotos und wertet die nachher aus. Also ich mache
in regelmäßigen Abständen Fotos mit einer bestimmten Belichtungszeit mit einem
Teleskop und werte dann mit einer bestimmten Software, die stelle ich auch
nachher noch vor, dann diese Daten, die man dann aufgenommen hat, sozusagen aus
und überprüfe dann, ist der Stern der Zeit dann schwächer geworden oder nicht? Ich
zeig mal so ein paar Beispiele, wie solche echten Transit Lichtkurven aussehen. Die
sind zum Beispiel von den Profis aufgenommen worden. Hier ganz berühmt
Hubble, natürlich ein Weltraumteleskop. Da sieht man eine super Messkurve, ne Punkte
– Messpunkte liegen alle praktisch hier ganz dicht auf dieser Linie. Man sieht
schon, der Einbruch, der geht dann erst mal so gemächlich vonstatten, dann so ein
Minimum irgendwann und dann aber umgekehrt geht dann hier wieder, wenn der Planet
dann wieder von dem Stern wegzieht, dann geht die Helligkeit des Planeten natürlich
oder des Sterns natürlich dann insgesamt wieder in die Höhe. Und dass das jetzt so
nicht gerade runtergeht oder hier so eckiger aussieht, vielleicht. Das sieht in
dem Fall daran, wo der Stern oder Planet vor seinem Stern vorbeizieht. Geh mal kurz
zurück, ob er mehr sozusagen hier am Rand rüber zieht aus unserer Sicht oder mehr
übers Zentrum. Und dass diese Helligkeit Kurve dann wieder ein bisschen geglättet
aussieht, hängt auch damit zusammen, dass die Stern Scheibe sozusagen nicht
gleichmäßig hell leuchtet, weil zum Rand scheint die dunkler zu sein als in der
Mitte zum Beispiel. Das hängt mit der Zusammensetzung der Sternenatmosphäre
sozusagen zusammen, also wie das Leuchten da auf der Oberfläche verteilt ist.
Entsprechend kriegt ich so ne Lichtkurve heraus. Hier sieht man schon HD 209458b
heißt dieser Planet, also HD 209458 ist einfach erstmal nur die Kennnummer des
Sterns, da gibt es verschiedene Kataloge nach denen die durchnummeriert sind, gibt
ja einfach unglaublich viele. Die meisten, die einfach so licht schwach sind, das mit
bloßem Auge auch schon gar nicht mehr sieht, gibt man einfach nur so Nummern und
der erste Exoplaneten den man in einem Sternensystem entdeckt, der bekommt dann
immer den Buchstaben B. Und in Entdeckungsreihenfolge geht das dann
weiter. Sieht man hier bei dem Beispiel bei diesem Stern Kepler 37. Da kennt man 3
Planeten B, C und D. Also B, C und D hat nichts mit dem Abstand von dem Planeten um
den Stern zu tun, sondern einfach in welcher Reihenfolge die entdeckt sind. Man
sieht auch, auch bei den Profis muss man nicht Kurve nicht immer ganz toll
aussehen, sondern ziemlich verrauscht. Das liegt einfach daran, dass hier dieser
Planet Kepler 37b sehr sehr klein ist. Entsprechend ist natürlich die Helligkeit
Änderung auch nur sehr sehr klein. Und dann ist das natürlich umso schwieriger zu
entdecken, so ein Signal. Wenn Planet sehr sehr groß ist, so was wie Jupitergröße
oder größer, dann ist das Signal sehr, sehr prägnant. Da können die Profis das
natürlich spielend dann auflösen. Und ja klar, ich hatte ja schon erzählt, ich
hatte mich so um 2007 rum gefragt: Kann ich sowas als Amateur eigentlich selber
machen? Gut, ich habe kein Weltraumteleskop, leider; durchmesser von
dem Hubble-Teleskop ist auch schon 2,4 Meter Spiegel. Kein Amateur hat sowas
natürlich. Und ja Kepler das hatte natürlich auch ein, auch ein
Weltraumbeobachtungssatellit gewesen, der hat natürlich ja auch perfekte Bedingungen
immer hat um sowas zu finden überhaupt nachzuweisen. Und ich aber als Amateur bin
vom Wetterabhängig, habe ein kleines Teleskop und ich zeig mal, was ich damals
für eine Ausrüstung benutzt habe. Also eigentlich ein Teleobjektiv, kann man
sagen. Also ich habe ein Linsenfernrohr benutzt, sechs Zentimeter Durchmesser, 370
Millimeter Brennweite, wie gesagt damals, ne, Digitalisierung war damals ja auch bei
Kameratechnik noch nicht so gut wie heute. Hatte ich ne DMK Kamera nannte die sich
damals, war damals sehr beliebt bei Amateurs. So ne Industrie Webcam mit einer
Farbtiefe von, oder die war schwarz weiß war die, mit 8 Bit, also konnte 256
Helligkeit Stufen auflösen und was man natürlich auch dann noch braucht, also man
muss natürlich schon ein bisschen technische Ausrüstung haben, ist dann so
eine sogenannte astronomische Montierung, auf der das Linsen Fernrohr sitzt, die so
auf den Polarstern ausgerichtet ist und die Erdrotation ausgleichen kann. Dass
also der Stern, den man beobachtet, der so ein Transit hat, dann immer an der
gleichen Stelle im Bildfeld auch stehen bleibt und nicht raus wandert. Das sind so
die Minimalvorraussetzungen, die man dann braucht . Und natürlich noch ein Laptop
mit einer Software, die die Bilder dann einfach aufnimmt und die die Kamera dann
steuert. All das sind Sachen, die haben halt einfach die meisten Amateurs heute
zur Verfügung und die sind auch gar nicht so teuer, ne man braucht es gar keine ganz
teure Ausrüstung. Also für ein paar Hundert Euro kann man sozusagen solche
Nachweise als Amateur heute schon machen. Ja und das, was man hier sieht, dass das
erste, was ich damals hingekriegt habe: Transit des Exoplaneten HD 189733b
25.10.2008 ist hier ein Beispiel, wo das sehr gut geklappt hat. Da sieht man
sofort, dass Transitsignal: hier Helligkeit bricht dann ein, und so nach
ungefähr zwei Stunden war dieser Transit dann wieder vorbei. Und diese Planeten,
die Amateure gut nachweisen können, hatte ich ja schon gesagt. Sehr sehr groß müssen
sie sein, damit sie viel abdecken bei ihrem Stern, viel Fläche abdecken, damit
die Helligkeit ordentlich runtergeht. Und schnell soll es auch gehen. Und das, das
sind dann vor allem diese sogenannten "heißen Jupiter" Planeten, also
Jupitergroße Planeten, die im extrem eng um ihren Stern kreisen, auch entsprechend
heiß sind. Oberflächentemperaturen 2000-3000 Grad sind da dann gar keine
Seltenheit. Worauf man achten muss, also wenn man die ganzen Fotos, man macht ja
die ganze Zeit während des Transits und vorher und nachher Fotos, die man
auswertet, ähm, man darf das nicht überbelichten. Man kann sich ja
vorstellen, ja das sollte ja so aussehen, wenn man sich so dieses Helligkeitsprofil
eines Sterns auf dem Sensor, wenn da abgebildet wird, das ist dann so eine
Normalverteilung, ne, wenn man es fokussiert hat und sich vorstellt, dass
man zu lange belichtet, dann ist der Sensor irgendwann gesättigt und dann habe
ich hier irgendwann sozusagen einfach nur die höchste Helligkeitsstufe. Also meinem
Beispiel mit acht Bit also den Helligkeitswert 255, und da gibt es dann
natürlich auch gar keine Änderung mehr, auch wenn der Stern schwächer wird, wenn
er überbelichtet ist, dann könnte ich den Transit also gar nicht wirklich damit
nicht besonders gut detektieren. Nur hier in der Flanke wird es dann halt noch ein
paar Änderungen geben, aber das reicht dann halt nicht. Was auch schön ist, also
sozusagen dafür zu sorgen, dass der Stern nicht überbelichtet ist. Man darf die
sogar defokussieren. Also man muss das Bild gar nicht scharf stellen, es ist
sogar gut wenn man es leicht unscharf stellt. Ist ja auch toll da, sonst muss
man aufpassen, das man ordentlich gut fokussiert hat. Hier bei
Exoplanetenbeobachtung ist es sogar gut unscharf zu stellen. Und das ist halt so,
wie ich die damals vor 14 Jahren gemacht habe. Also ordentlich unscharf gestellt.
Jetzt könnte man ja denken, okay, jetzt muss ich einfach nur die Helligkeit dieses
Sterns hier beobachten. Das reicht aber nicht. Also auswerten. Das geht aber
tatsächlich nicht, weil wir atmosphärische Turbulenz haben. Also dadurch ändert sich
die Helligkeit des Sterns allein schon so stark, dass ich das Transitsignal gar
nicht mehr sehen würde. Das heißt, man benutzt dann die sogenannte relative
Fotomantrie und vergleicht dann immer die Helligkeit des Transitsterns mit denen von
umliegenden Sternen, die nah dran sind und ungefähr ähnlich hell sind. Man guckt
immer ist er halt im Vergleich zu denen halt heller oder dunkler geworden und so
kann man halt dann diese Lichkurve überhaupt nachweisen. Also direkt die
Helligkeit eines Sterns messen, von der Erde aus, vom Erdboden aus, ist da gar
nicht möglich. Und dafür gibts spezielle Software, die zeige ich auch gleich noch,
und dann werden wir das auch live mal ausprobieren, wie man solche Daten dann
damit auswertet. Optimale Belichtungszeit gibts auch noch: so zwei bis drei Minuten
ist ganz gut, weil dann diese atmosphärische Turbulenz ganz gut
ausgeglichen wird, die da merkwürdige Helligkeitsschwankungen auch mit
reinbringt und selbst wenn man nicht so lange belichten kann, weil der Stern
einfach relativ fett ist, dann geht das trotzdem alles noch ganz gut. Also halt so
belichten, dass man einfach nicht überbelichtet vor allem. Jetzt muss man
natürlich auch noch wissen, wann ist so ein Transit überhaupt. Da empfehle ich
hier diese Seite: Transit vorhersagen, von der Tschechischen Astronomischen
Gesellschaft gibt es so eine tolle Seite. Da kann man sich für jeden Abend, hier
heute rausgesucht, nachgucken, was es für Transit eigentlich gibt, die man an seinem
Ort — ich habe hier Hamburg mal eingegeben — beobachten kann. Und heute Abend gäbe es
ich glaube schon 30 Stück, die man theoretisch beobachten könnte. Und hier
wäre so einer dabei, Qatar1b heißt der, das war ein Suchprogramm, der hat – dauert
der Transit hier klappt 96, 97 Minuten. Helligkeit des Sterns ist 12,8 Magnituden,
das ist schon so ca. 2-300 mal schwächer, als was man im bloßen Auge noch sehen
kann. Aber da werden auch immerhin, also 0,02 Größenklassen, also knapp 2-3% des
Lichts abgeblockt. Das wäre, wenn wir gutes Wetter hätten, so ein ganz gutes
Ziel für heute Abend sozusagen. Und der wäre auch die ganze Zeit hier in Hamburg
über dem Horizont und auch 56 Grad hoch, kann man dann sehr gut beobachten. Ich
habe hier auch für alle Links immer diese QR-Codes drin, also kann ich dann ja auch
nochmal selber einen raussuchen, dann auch in dem aufgezeichneten Vortrag. Ja was man
auch braucht, um so einen Exoplaneten danach zu gucken, braucht man auch für die
Auswertung noch. Da empfehle ich das hier: exoplanet.eu, da sind praktisch alle
Exoplaneten, die bekannt sind, erfasst mit allen ihren Daten. Und da kann man dann
eben immer schön nachgucken, was die einzelnen Planeten für Umlaufzeit haben
und so weiter und was das für ein Stern ist. Das ist auch wichtig dann nachher
noch für die Auswertung. Zeig ich noch kurz, wie das bei mir zu Hause sozusagen,
ich hab so eine Art Balkonsternwarte nenn ich das, wo ich das Stativ mit, ja schon
auf dem Balkon aufbaue. Sieht schon relativ technisiert aus wie man sieht, ne,
ist auch alles computergesteuert. Man muss natürlich auch gar nicht mehr beim
Teleskop dabei sein, kann das dann auch von drinnen über meinetwegen TeamViewer
oder so steuern. Das ist ein bisschen bequemer geworden als früher. Und ähm, man
siet das Teleskop ist jetzt nicht das sechs Zentimeter, sondern zehn Zentimeter
Durchmesser, eine spezielle Astronomiekamera. Da gibt es auch eine
riesige Auswahl, aber auch schon günstige, so ab 100 Euro mit dem man so was dann
machen kann. Braucht eben dann noch eine Aufnahmesoftware, da benutze ich dann
AstroPhotography Tool heißt das und dafür Kontrolle auch — gut ich habe praktisch so
ein zweites Teleskop. In der zweiten Kamera sieht man hier, das dann immer
einen Stern beobachtet und dafür sorgt, über Steuer Impulse an die Montierung, an
die Motoren, dass dann das Bildfeld immer exakt stehen bleibt, also 2-3 Pixel genau,
so, dass ich da auch gar nix möglichst verschiebt. Wichtig ist dann noch diese
Auswertungsoftware AstroImageJ. Das ist sozusagen das, was tatsächlich die Profis
benutzen, was man aber frei im Netz runterladen kann und das zeige ich jetzt
mal kurz, also wie man mit der eine echte Messreihe die ich aufgenommen habe,
auswerten kann. Da gibt es auch auf YouTube Tutorials für also wer sich dafür
interessiert, so was gern mal selber machen möchte, Links kommen auch zum
Schluss dann später nochmal. Genau so sieht das grundlegend aus wenn man das
dann gleich aufmacht. Ich beende hier mal kurz hier die Präsentation, mache mal das
hier klein, habe ich schon vorbereitet hier, so sieht erst mal die Software aus,
wenn man sie aufruft. Und jetzt muss natürlich erst mal die Bildserie laden.
Dazu gehe ich auf Import, Imagesequence, das habe das schon vorbereitet, suche mir
jetzt diese Bilder raus, die müssen in diesem astronomischen FITs-Format sein,
damit das gut funktioniert, und das geben aber die Programme, mit dem man die Bilder
aufnimmt, geben das aber auch auf Wunsch immer raus. Deswegen sollte man dann das
Datenformat bei der Bildausgabe wählen. Öffne das mal, brauche nur ein Bild der
Bildserie anklicken. Jetzt fragt er — sagt er mir schon, sind 143 Bilder jetzt hier
drin. Was auch ganz wichtig ist: Use Virtual Stack sollte man da immer
anklicken, oder sonst versucht er alle 140 Frames in den Arbeitsspeicher zu laden,
und ähm, ja bei 20 Megapixel Bildern ist das nicht so eine gute Idee, also da
kriegt man den Rechner auf jeden Fall in die Knie, wenn man das nicht anklickt
hier. Und jetzt gehen erst mal gleich dann ein paar Fenster auf. Man sucht das Bild
jetzt erst mal hier raus. Jetzt hat man die Aufnahme hier. Jetzt sieht man schon
ganz, ganz viele Sterne im Bild, auch das Histogramm so ein bisschen gestreckt schon
mal, dass man auch die ganzen Sterne sieht. Das muss man natürlich wissen.
Welches ist jetzt der Stern mit dem Exoplaneten? Hab ich natürlich voraus
gesucht, zoome mal hier rein, das ist der hier. Und den markiere — klicke ich jetzt
einfach erst mal an. Jetzt sieht man schon so eine komische Zielscheibe. Am Ende
werden sozusagen die Daten in dem inneren Kreis ausgewertet und der äußere Kreis,
das ist sozusagen das Hintergrundsignal, das immer noch von den Daten abgezogen
wird. Und um sozusagen das Profil zu ermitteln gehe ich dann jetzt erst einmal
auf analyze, und mache plot scene profile, dann wird mir jetzt das Profil dieses
Sterns den ich gerade angeklickt habe erst mal hier angezeigt und der bestimmt dann
automatisch sozusagen die optimalen Radien für die Auswertung. Also das was er als
Quelle — Source hier ansieht und das was er als Background dann verwendet. Das
speicher ich jetzt. Dann können das dann auch gleich wieder zumachen. Jetzt muss
ich halt diese relative Fotometrie machen, also mehrere Sterne anklicken, mit denen
ich das vergleiche, diesen Transitstern. Klicke hier auf dieses Symbol mit den zwei
Kreisen. Da habe ich schon ein paar Sachen eingestellt, jetzt kann man sich in den
Tutorials alles raussuchen, was man da — was das alles bedeutet. Ich geh jetzt hier
gleich mal auf Place Apertures heißt das. Und muss jetzt als erstes immer den
Transitstern anklicken und danach dann einfach immer, linker Mausklick, hier die
ähnlich hellen Vergleichsterne in der Umgebung. Ich nehme ich mal — nehm ich
einfach erst mal die hier, reicht schon oder den hier nehmen wir auch noch dazu,
der ist vielleicht ein bisschen zu hell. Er zeigt einem auch hier sozusagen den
Helligkeitswert insgesamt an. Dann kann man das auch ganz gut vergleichen. Kann
auch mal einen wegklicken, wenn einem der nicht gefällt. Jetzt muss ich nur rechte
Maustaste drücken, es gehen gleich ganz viele Fenster auf, und die Auswertung
dauert dann jetzt etwa so 5 Minuten. Können wir live zugucken. Ich erkläre
nebenbei auch noch so ein bisschen was. Ähm … wieder viele Facer in den Tutorials
ist das auch alles gut erklärt. Und wenn man da – es gibt auch ein Forum hier für
diese Software, wo man immer alle Fragen stellen kann, wo die Leute auch sehr
hilfsbereit sind. Und ich hab jetzt hier sozusagen dieses hier, also für die ganzen
Plotangaben kann ich hier verschiedene Sachen auswählen. Ich kann hier angeben,
wann der Transit angefangen hat. Und hab mir das mal rausgesucht also fing an dem
Abend. Also die Daten sind auch schon in den Bildern mit gespeichert, die jetzt
ausgewertet werden, deswegen weiß er jetzt schon, welche Uhrzeit zu welchem Bild
gehört, aber ich kann ihm sagen, wann er angefangen hat: 23:12 Uhr. Das wird dann
auch gleich in Dezimal umgerechnet. Und geendet hat der Transit an dem Aben um
00:29 Uhr, also ein 77 Minuten Transit in diesem Fall von einem Exoplaneten, der
Tres3b heißt. Und das auch so ein heißer Jupiterplanet. Und man sieht schon, da
werden schon so Linien gezeichnet. Die blauen Messpunkte sozusagen, die
Helligkeitswerte, die es aus diesen einzelnen Aufnahmen ausgewertet werden.
Und er hat mir jetzt ja schon gesagt, wann der Transit an dem Abend angefangen hat.
Das konnte man ja bei diesem Exoplaneten von der tschechischen Seite da sich
angucken. Ist jetzt als rote Linie erst mal markiert, wann das theoretisch
angefangen hat oder vorhergesagt war, dass es anfängt und wann es aufgehört hat. Ich
kann dann jetzt noch sagen, welche Messpunkte er hier für diese Auswertung
benutzen soll. Da soll er halt nicht die, den Transit benutzen, so als Basis, weil
da noch so fits gemacht werden, um da Trends auszurechnen. Dann sagt man ihm
nimm nicht die Werte hier aus diesen Transit Fit. Erkläre ich auch gleich noch
ganz kurz, klickt hier mit links sozusagen rein. Also drücke Steuerung und klicke
links, da kann ich jetzt einen Punkt markieren, welche Punkte er benutzen soll,
also alle die hier bis rechts, die er links liegen, auf der anderen Seite mache
ich es genauso, dann werden wir dann gleich noch sehen. Und was ich hier bei
diesem Fit-Parameter noch angebe, ne, ich sag, er, also, es ist die Software so
gebaut, dass sie automatisch so Transitprofile dann an die Messpunkte
anfitted. Dazu muss sie aber wissen, sozusagen, auch möglichst wie die Periode
dieses Exoplaneten um seinen Stern ist. Das habe ich von dieser exoplaneten.eu
rausgesucht. Und bei dem sind das 1,3 Tage hier ungefähr. Habe ich hier schon mal
reingepasted, was man auch angeben muss, um sozusagen physikalische Eigenschaften,
tatsächlich Exoplaneten auch raus kriegen zu können. Als Amateur kann ich dann auch
noch sozusagen, diesen, ähm die Größe des Sterns angeben. Es steht auch alles bei
exoplaneten.eu. Das sieht man hier. Der Stern, um den dieser heiße Jupiter kreist
dieser Tres3b. Der hat 0,924 Sonnenmassen. Das gibt man dann ja auch
noch ein. Da haben die Astronomen dann so verschiedene Modelle, mit denen sie dann
so Sternenprofile berechnen können oder Sterngrößen, sodass man dann auch sagen
die Größe des Planeten ableiten kann. Man sieht schon, ne, also den Transit kann man
jetzt schon so richtig gut sehen, also hier, ging auch ungefähr wie man sieht,
offenbar zum vorhergesagten Zeitpunkt los. Helligkeit wird dann jetzt so um hier also
2%, 3% ungefähr schwächer. Man sieht schon, dass die Messpunkt natürlich
streuen. Das liegt einfach an der atmosphärischen Unruhe, die es auch so
gibt, an den Eigenschaften des Sensors, an Sensorrauschen und so weiter. Aber
insgesamt ist der Transit halt problemlos zu erkennen und man sieht auch, jetzt
gehen die Messpunkte auch langsam schon wieder nach oben. Und man sieht auch
schon, wenn man unten hinguckt, hier sind jetzt verschiedene Parameter auch über
diesen Planeten angegeben und hier auch. Also man sieht hier, man kann verschiedene
Sachen finden lassen, die automatisch gefitted werden, muss man sich wie gesagt
in der Software auch noch mal ein bisschen einfuchsen, was da jetzt was genau
bedeutet. Es gibt es auch ne große Dokumentation dazu und hier sind sozusagen
die Bahndaten, die aus diesem Fit, aus dieser Transitkurve herauskommen für den
Planeten. Also A ist diese kleine Achse, also Abstand von dem Stern im Verhältnis
zum Sternendurchmesser. Also der Stern hier. Also die kleine Halbachse, ne
Abstand des Planeten vom Stern wären sozusagen 6,4 Sternendurchmesser. Also
muss man sich vorstellen, bei der Erde sind das so ungefähr ein Faktor Hundert,
im Abstand, zur … also Erde-Sonne und Durchmesser der Sonne. Und was man hier
unten auch sieht. Hier wird auch die Größe des Planeten des Exoplaneten angegeben,
die aus dieser Lichtkurve rauskommt und aus diesem ganzen Fit. Da sieht man hier
1,4 facher Jupiterdurchmesser hat der, nach den Berechnungen aus den Messpunkten,
die ich aufgenommen habe. Und was man auch noch sieht: die Bahnneigung, also wie
unter welchem Winkel wir da draufgucken ist eben nicht 90 Grad, also nicht
senkrecht über den Stern drüber, sondern so ein bisschen mehr am Rand, also eben
mit 82,7 Grad Bahnneigung. Herald: Die echten –
Theusner: Ja? Herald: Ich fürchte deine Präsentation
ist, äh, rausgenommen, rausgefallen, und wir haben so ein kleines Zeitproblem. Es
tut mir – Theusner: Ich bin jetzt fertig, das äh,
wir sind jetzt fertig. Das ist das Ende schon.
Herald: Es tut mir jetzt in der Seele weh, dich sozusagen, da jetzt so kalt
rauszuholen. Theusner: Aber ich bin ja jetzt, ich bin
ja jetzt fertig, das ist eine Minute noch. Herald: Und du bist fertig? Alles klar.
Theusner: Genau. Und man sieht halt, der wahre Wert wären hier 1,3 Planetenradien
gewesen, Jupiterradien und der wahre Wert der Inklination 81,4 Grad. Also da kriegt
man wirklich Werte raus, die auch den wahren entsprechen, als Amateur. Starte
ich die Präsentation gleich wieder sind auch schon an der letzten Folie jetzt
insgesamt. Man sieht also selbst als Amateur kann man mit diesen einfachen
Mitteln tatsächlich heute selbst die physischen Eigenschaften von Exoplaneten
rauskriegen und die nützliche Links habe ich hier nochmal zusammengefasst, wer das
abfotografieren will, kann das gerne machen. Entsprechend kommen wir jetzt auch
schon zu den Fragen. Vielen Dank! Herald: Danke dir! Nur das allererste
begeisterte Feedback: über 300 Wesen im Chat! Bitte stelle dir jetzt einen Raum
mit mehr als 300 Menschen vor, die einen tosenden, begeisterten Applaus —
Theusner: Vielen Danke! Herald: — Dankeschön. Ich versuch das nur
zu vermitteln, weil wir natürlich jetzt hier im Virtuellen leider diese
Möglichkeit Theusner: Ich weiß das.
Herald: Deiner Imaginationsgabe äh … klick … sollte es möglich sein, sich das
vorzustellen. Ganz, ganz herzlichen Dank. Und wir haben viele Fragen.
Theusner: Ok, alles klar. Ist das Ende, das Ende noch drauf gewesen jetzt, oder?
Herald: Äh, die Regie weiß es, und wir werden es. Wir werden es erleben. Ich
hoffe ja. Wobei die Slides leider nicht, höre ich gerade.
Theusner: Okay. Herald: Gleichwohl die erste und … Die
erste Frage hast du gleich als letztes beantwortet: Hat es denn schon eigentlich
einen Amateur gegeben, der einen neuen Planeten entdeckt hat?
Theusner: Und soll ich das — ich kann jetzt einfach reinsprechen hier, ne?
Herald: Bitte. Ja. Theusner: Ja, genau es ist, es haben
schonmal Amateure so ein Suchsystem selber gebaut. Also das erdgebundene war mit
mehreren Teleskopen und die haben tatsächlich auch selbst mal einen
Exoplanetentransit neu entdeckt. Herald: Du selbst vor 14 Jahren?
Theusner: Ja ich nicht. Nein, die habe ich ja nicht entdeckt, sondern ich habe ja,
ich gucke ja immer nur nach, wann sind Transit die schon bekannt sind gucke kann
ich die mit einfachen Mitteln nachweisen. Das ist aber auch wichtig, weil die
Profiastronomen können ja nicht alle Exoplaneten ständig weiter verfolgen, weil
die Teleskopzeiten ja sehr sehr teuer sind, auch teilweise gebucht werden müssen
für die ganzen Forschungsprogramme die es gibt. Und ich kann jetzt ja gucken, ob
sich sozusagen der Anfang und das … also wann der Transit stattfindet, ob das noch
den Vorhersagen entspricht. Und da sieht man bei manchen, dass das sozusagen
langsam dann sich verschiebt. Ne, das meinetwegen 10 Minuten früher als
vorhergesagt kommt, aus den Vorhersagen, die damals in der ersten Veröffentlichung
getroffen worden sind, die die Profis gemacht haben. Und darüber kann man
natürlich die Bahndaten, die Umlaufzeit dann weiter verbessern.
Herald: Aber wenn du ganz zufällig der erste gewesen wärst –
Theusner: Ja das wäre schön! Herald: Also es wäre rein theoretisch
möglich. Theusner: Ja klar, da müsste ich halt,
genau das wäre natürlich ein riesen Zufall. Klar, kann ich machen. Ich kann
jetzt natürlich einfach jetzt die Nächte damit, in Anführungszeichen verbringen,
einfach dann immer von einer Stelle mal Fotos zu machen und dann die ganzen
Sterne, die da drin sind, auf Exoplanetentransit zu überprüfen. Das ist
natürlich theoretisch möglich, ne. Ja, aber die Wahrscheinlichkeit ist dann halt
sehr gering, vor allem weil die Transits, die halt sehr viel abgedeckt wird von den
ganz großen Planeten bei den helleren Sternen, die ich als Amateur beobachten
kann. Da sind mit Sicherheit schon recht viele auch bekannt. Aber klar.
Herald: Du kennst das Phänomen, so unwahrscheinlich es auch ist, dass man
einen Lottogewinn hat, es gibt immer einen glücklichen Exoplaneten entdeckt. Also das
… ähm … andere Frage: Könnt ihr eigentlich unterscheiden, ob ein Planet groß und nah
an der Sonne ist oder klein und weiter weg? Ich stelle mir das gerade so vor,
dass ich quasi mit meinem Daumen die, die die Sonne zudecken. Dann ist der Daumen da
zwar winzig, aber der, der Transit wäre ja da. Kann man das unterscheiden?
Theusner: Ja, auf jeden Fall. Wegen der Transitdauer kann man das unterscheiden.
Herald: Ach natürlich. Theusner: Weil der der weit weg läuft, der
braucht natürlich viel länger. Man muss sich das mal bei der Erde vorstellen,
warum es Planeten findet, die Umlaufzeit und vor ein paar Tagen hat, bei der Erde
müssen könnte man das ja nur einmal im Jahr sehen, so ein Transit, also wenn die
jetzt auf einem Stern vorbeiziehen würde von außen gesehen. Und insofern haben
natürlich diese Suchprogramm mit den Transitplaneten natürlich dann vor allem
die gefunden, die kurze Laufzeiten haben. Herald: Natürlich.
Theusner: und jetzt nicht — Deswegen ist auch die Frage da: gibt es unser
Sonnensystem jetzt eigentlich häufiger oder nicht? Also wie unseres aufgebaut
ist. Umlaufzeit von Neptun sind dann ja schon 89 Jahre. Da würde so ein Transit
einmal in 89 Jahren stattfinden lassen. Herald: Da braucht man langen Atem, ja. Zu
so einer philosophischen Frage komme ich gleich noch. Aber vorab vielleicht noch:
wäre es hilfreich, wenn sich mehrere Exoplanetenjäger verabreden würden, um auf
unserem Planeten über eine große geographische Entfernung gleichzeitig nach
Transits zu suchen bzw. ein Transit aufzunehmen? Also, weißt du, so die Idee,
dass man eventuell mit einer höheren Auflösung ist bei verteilten
Radioteleskopen ja auch gewinnbringend ist. Würde das helfen? Das geht ja bei
solchen visuellen Aufnahmen nicht, also musst du ja live zusammen schalten über
sehr komplizierte Methoden, die die Profis natürlich dann auch haben. Das ist für
Amateure nicht möglich. Das sind ja diese speziellen Anwendungen, mit denen dann
solche … das ist leider zu komplex. Also wüsste ich jetzt nicht, wie man sowas als
Amateur machen könnte. Herald: Dann nächste Frage: Wie
unterscheide ich ein Transit von einem veränderlichen Stern, also außer dass ich
das apriori weiß, da ich explizit in der Datenbank ein Transit herausgesucht habe.
Theusner: Genau, also die Profis, die suchen natürlich. Da gibt es Suchprogramme
für, und das ist natürlich eine der ganz wichtigen Fragen. Man kennt ja schon sehr,
sehr lange so die Helligkeitsänderungsprofile von so
veränderlichen Sternen, die halt aus einem anderen Entwicklungsstadium sind als die
Sonne, die halt regelmäßig auch ihre Helligkeit ändern, stärker. Und diese
Helligkeitsprofile der Transit sind halt sehr charakteristisch und man kann
natürlich nicht nur aus einer einzigen Transitbeobachtung dann gleich einen
Planeten nachweisen. Man muss das halt immer wieder mehrfach diesen Transit dann
sehen und dann kann man überhaupt erst sehen, wie lange der Umlauf dauert und
dann kann man das natürlich dann sicher sagen.
Herald: Also alle 89 Jahre, dann aber pünktlich da sein.
Theusner: lacht Ja genau. Ja deswegen. Also deswegen halt diese heißen Jupiter,
die decken halt viel ab, und sind halt irre schnell um den Stern rum. Man wusste
vorher überhaupt gar nicht, dass es solche Planeten überhaupt gibt und man hat immer
noch Schwierigkeiten zu erklären, wie die überhaupt entstehen und da hingekommen
sind. Das halt ein irre spannendes Forschungsthema.
Herald: Danke für die geniale Überleitung auf die philosophische Frage: Empfindet
ihr als Exoplanetenjäger eigentlich auch diese anthropologische
Kränkung, also bei Wikipedia unter "Kränkung der Menschheit" T lacht mal
nachgeschaut, weil wir als Menschheit ja jetzt nicht mehr im Mittelpunkt des
Universums stehen, sondern unser Planetensystem ja offenbar eins von
unglaublich vielen ist? Oder hilft uns das vielleicht, unsere Bedeutung ein bisschen
zu relativieren, um selber mehr Verantwortung zu übernehmen?
Theusner: Ja, natürlich haben wir also , genau, das ist natürlich erstmal
unglaublich, was wir heute — also vor 30 Jahren, da wusste man noch nicht, dass es
Planeten um andere Sterne gibt, hat man noch nicht, hat man vermutet, natürlich,
nie nachgewiesen. '92 das erste Mal. Und ähm, ja, dann hat sich das natürlich auch
dann immer bestätigt, ne, das es eigentlich gar nicht so einzigartig ist
ne, dass es Planeten an sich gibt. Aber soweit wir wissen, sind wir noch die
einzigen Bekannten und überhaupt der einzige bewohnte Planet bis jetzt. Nun,
wir sind ja jetzt in Anführungszeichen die einzigen, die das überhaupt alles
beobachten können und auch überhaupt versuchen können zu erklären, das
Universum zu verstehen. Und das find ich schon unglaublich spannend. Wir kriegen ja
auch immer mehr raus, wie viel Verantwortung wir von unserem Planeten
eigentlich haben, das es so eine besondere Lage ist. Also das hat das für mich
eigentlich noch viel mehr verstärkt. Herald: Die einen mehr, die anderen
weniger Theusner: Also auch aus dieser
Sonderrolle. Wer weiß — also jetzt mit den neuen Teleskopen, die jetzt kommen, als es
geht ja jetzt auch im nächsten Jahr dieses Extremely Large Telescope in Chile ans
Netz, dass ein 39 Meter Spiegel hat. Das ist zusammengesetzt aus 1000 Segmenten,
Einzelspiegeln. Und damit wird man natürlich dann auch tatsächlich die ähm …
also Spektren von Exoplanetenatmosphären aufnehmen können, und dann rauskriegen
können, woraus die bestehen, obs da meinetwegen freien Sauerstoff gibt und so
weiter. Und dann könnte man vielleicht dann schon in ein paar Jahren dann
zumindest untersuchen, ob das auf anderen Planeten dann auch vielleicht Leben gibt
oder so, ne, eine charakter… oder auch Chlorophyll, also kann man ja auch —
Herald: in der Atmosphäre mit Spektren Theusner: Ja oder auch einfach die
Spektren, das Licht, was man so einem Planeten dann reflektiert wird dann …
Herald: Das heißt, die Profis werden dann mit ihrem milliardenschweren Gerät dahin
schauen, wo die ganzen Amateure, die durch deinen Vortrag jetzt vor Begeisterung
sprühen, schon mal was vermutet haben. Sorum wirds laufen, oder?
Theusner: Ja oder man hat ja auch schon. Also man kann ja extrem viele Planeten
schon, auch welche, die in den, so wie man … also wie wir das so bezeichnen
habitablen Zonen eines Sterns liegen. Also da, wo die Temperatur richtig wäre, damit
da dauerhaft flüssiges Wasser existieren kann. Da kennt man ja auch schon relativ …
eine ganze Reihe und das wäre natürlich Kandidaten, die man zuerst vielleicht mal
anschaut, ne. Aber man weiß ja auch gar nicht, was für Leben es geben könnte und
in welcher Form und so weiter. Herald: Es muss nicht immer nur —
Theusner: Wir kennen ja nur ein Beispiel, ne, deswegen ist das natürlich immer nur
unsere eingeschränkte Sichtweise. Herald: Ja, du. Wir haben den ersten
Schwung von Fragen, die aus dem Chat kamen, wunderbar beantwortet, dank dir.
Ich werde jetzt noch eine kleine Moderation machen dürfen, aber alle Wesen
einladen, tatsächlich überzusiedeln in den Q&A Raum, weil wir da die
Diskussion noch ein bisschen weitertreiben können von dieser Stelle. An dieser Stelle
noch einmal einen herzlichen Dank und ich hoffe, wir sehen uns gleich.
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