PLATO Steckbrief

PLATO – die neue Methode, Planeten zu finden
Wie entstehen Planetensysteme und wie entwickeln sie sich? Gibt es Planetensysteme, die unserm ähnlich sind? Das
sind grundsätzlichen Fragen, auf die PLATO antworten will.
Bisher hat man noch keinen einzigen erdähnlichen Planeten gefunden, der in der lebensfreundlichen Zone seines
Sterns kreist. Daher wird PLATO gezielt nach erdgroßen Planeten um helle Sterne suchen und charakterisieren. Radius und Masse dieser Planeten werden mit einer hohen Genauigkeit bestimmt werden, so dass man die innere Struktur
dieser Planeten bestimmen und terrestrischen von Mini-Gasplaneten unterscheiden kann. Durch astroseismologische
Verfahren wird man die Zentralsterne analysieren, insbesondere ihr Alter.
PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of Stars) ist eine Weltraummission, die die Europäische Weltraumorganisation ESA im Rahmen ihres Cosmic Vision Programms 2015-2025 ausgewählt hat und die 2024 gestartet wird.
Eckdaten der PLATO-Mission
PLATO nutzt die Erfahrung aus den beiden
Satellitenmissionen CoRoT (CNES) und Kepler
(NASA) und wird die führende Rolle Europas
in der Exoplanetenforschung ausbauen. Nach
dem Start 2024 wird PLATO in 1,5 Millionen
Kilometer Entfernung von der Erde, von dem
Lagrange-Punkt L2 aus, den Himmel beobachten. In sechs Jahren wird PLATO fast 50
Prozent des Himmels untersuchen.
Technische Ausstattung
Das wissenschaftliche Instrument ist ein Teleskopsystem aus 34 dioptrischen Kameras, jede
bestückt mit einer 120mm-Weitwinkeloptik
(Stand: Okt. 2014). Jede Kamera hat ihre eigene Fokalebene mit vier großformatigen CCDSensoren. Sie arbeiten im sichtbaren Licht
und im nahen Infraroten. Zwei der Kameras
sind Spezialkameras mit einer Auslesezeit von
nur 2,5 sec (sonst 25 sec), die den blauen und
roten Spektralbereich breitbandig erfassen.
Konzept
Die optischen Lichtkurven und Zentroidkurven
Das Weltraumteleskop PLATO wird erdähnliche
einer großen Zahl von hellen Sternen und kühlen
Exoplaneten mit der Transitmethode entdeZwergsternen werden mit hoher Genauigkeit
Konstruktionskonzept der
cken, charakterisieren und die seismischen
gemessen.
PLATO-Nutzlast mit 34
Teleskopen
Oszillationen ihrer Zentralsterne messen.
PLATO wird helle Sterne beobachten und dort
Ziele der PLATO-Mission
nach Planeten suchen, denn nur für diese sind Nachfolgemessungen zur Massenbestimmung möglich. Die vergangenen PLATO soll Antworten auf folgende wissenschaftliche Fragen
Missionen, CoRoT und Kepler, haben zwar einige Planeten geben:
mit erdgroßen Radien gefunden, die aber um dunkle Sterne
kreisen und somit eine Bestimmung der Masse unmöglich
• Ist unser Sonnensystem einzigartig oder gibt es
machen. Kennt man aber Radius und Masse eines Planeten
ähnliche Systeme?
mit großer Genauigkeit, kann seine Dichte ermitteln und so
• Wie bilden sich Planetensysteme?
Gesteinsplaneten von Mini-Gasplaneten unterscheiden. Erst
• Wie entwickeln sich Planeten und Planetensysteme?
mit PLATO wird man die innere Struktur erdgroßer Planeten
• Wie häufig sind leichte Planeten mit Atmosphären?
bestimmen können und damit ein neues Kapitel in der ErforDarüber hinaus wird PLATO Beiträge zur stellaren Astrophyschung von Exoplaneten aufschlagen.
sik und zur Struktur und Evolution der Galaxis liefern.
PLATO – PLAnetary Transits and Oscillation of Stars
Missionsprofil
Missionstyp
ESA Cosmic Vision M-Typ
Ziel
Beantwortung der Frage: Welches sind die
Bedingungen für die Bildung von Planeten?
Lassen sich aus der Beobachtung von Exoplaneten Schlüsse auf die Voraussetzungen
für die Entstehung von Leben ziehen?
Wissenschaftliche
Aufgabenstellung
Entdeckung und Charakterisierung einer
großen Anzahl nahe gelegener Exoplanetensysteme; Bestimmung von Masse und
Radius der Planeten mit einer Genauigkeit
von 10% bzw. 2%
Experiment
Langzeitbeobachtungen mit mehreren kleinen Weitwinkelteleskopen mit lichtstarker
Optik
Wellenlängen
Sichtbares Licht und nahes Infrarot
(bis 950 µm)
Satellit
noch nicht entschieden, 3-Achsen stabilisiert; parallele Entwicklung von Vorentwürfen durch drei industrielle Anbieter
Trägersystem
Sojus mit Oberstufe Fregat 2-1B
Start von Kourou, Französisch-Guyana
Möglicher
Starttermin
1. Quartal 2024
Orbit
Librationsorbit in einer ‘Lissajous-Figur’ mit
großer Amplitude (400.000 km x 500.000
km) um den sonnenfernen Lagrange-Punkt
L2
Missionsdauer
6 Jahre + 2 Jahre Verlängerung
Telemetrie
X-Band, max. Bandbreite 10 MHz; max.
Downlink-Kapazität 109 GB/Tag
Wissenschaftliches Bodensegment und Betreiberkonsortium der PLATO-Mission
Das Bodensegment (SGS) umfasst das Science Operation
Center (SOC) mit Sitz am Europäischen Weltraumastronomiezentrum (ESAC, European Space Astronomy Centre),
das unter der Leitung der ESA steht. Ferner gehört dazu das
PLATO Datenzentrum (PDC) und das für die wissenschaftliche Vorbereitung der Mission zuständige PLATO Science Preparation Management (PSPM), welche beide der Verantwortung des PLATO Mission Consortium (PMC) unterstellt sind.
Im PMC arbeiten Wissenschaftler aus 14 europäischen Ländern mit Kollegen aus Brasilien, Kanada und den Vereinigten
Staaten zusammen. Leiterin des Konsortiums ist Heike Rauer
(DLR), die formell die Schnittstelle zwischen dem Konsortium
und der ESA bildet.
Überlappende Blickwinkel. Die Zahlen
bezeichnen die Anzahl
der auf den jeweiligen Teilausschnitt im
Sichtfeld ausgerichteten
Kameras.
Weblinks
PLATO at ESA: sci.esa.int/plato
PLATO Mission Consortium:
www.oact.inaf.it/plato/PPLC/Home.html
ESA Cosmic Vision Programme 2015-2025:
sci.esa.int/cosmic-vision
PLATO am DLR: www.dlr.de/pf/plato
Zielpopulation
PLATO Sternenauswahl – Die endgültige Festlegung der zu beobachtenden Himmelsfelder erfolgt während der Projektierungsphase.
Die vier hier angegebenen Kategorien von Sternenpopulationen sind vorläufig.
Beschreibung
Helligkeit
(mag)
Zahl der Objekte
Langzeitbeobachtung
(4,300 deg²)
Langzeitbeobachtung
plus „step-and-stare
phase“
(20,000 deg²)
9,3-10,8
20.000
80.000
1
Helle Sterne, Zwergsterne und Unterriesen, Spektraltyp später
als F5, beobachtet bei niedrigem Rauschpegel; Entdeckung
erdgroßer Planeten und asteroseismologische Messungen am
Zentralstern
Kühlere M-Sterne und Unterriesen, Spektralklasse später als F5
bei moderatem Rauschpegel; Entdeckung terrestrischer Planeten, jedoch ohne nachfolgende Messung der Radialgeschwindigkeit und ohne asteroseismologische Beobachtungen
11,6-12,9
300.000
1.000.000
2
Helle und nahe gelegene Sterne, Zwergsterne und Unterriesen
Spektraltyp später als F5; entdeckte Planeten werden vorrangige
Objekte spektraler Untersuchungen sein
≤8
1.300
3.300
3
≤ 11
60.000
180.000
4
M-Zwerge und Unterriesen Spektraltyp später als F5, um die
Anzahl möglicher entdeckter Planeten zu vergrößern, die in der
jeweiligen habitablen Zone kreisen; weitere spektroskopische
Untersuchungen
© The PLATO Science Consortium, Education and Public Outreach working group, Kontakt: [email protected] – September 2015