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ESA-Mission LISA: Mit Gravitationswellen weit entfernte Exoplaneten finden

Über Muster in Gravitationswellen sollen die ESA-Sonden der Mission LISA Exoplaneten in der ganzen Milchstraße finden können. Das haben Forscher errechnet.

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Künstlerische Darstellung eines Exoplaneten um zwei Weiße Zwerge und der Gravitationswellen

(Bild: Simonluca Defini/Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik)

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Das geplante Weltraumobservatorium LISA wird empfindlich genug sein, um über Gravitationswellen sogar Exoplaneten nachweisen zu können – in der gesamten Milchstraße und sogar darüber hinaus. Dazu müssen diese zwei Weiße Zwerge umkreisen. Das haben Forscher und Forscherinnen des Albert-Einstein-Instituts in Potsdam und des französischen Centre de Recherche CEA Saclay ermittelt und schrauben damit die Erwartungen an das geplante Instrument noch einmal deutlich in die Höhe. Das Gravitationswellen-Observatorium LISA (Laser Interferometer Space Antenna) soll 2034 gestartet werden und im All mit einer Genauigkeit Gravitationswellen vermessen, die auf der Erde nicht möglich ist.

Wie das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik erläutert, gehen die Forscher um Nicola Tamanini davon aus, dass LISA auch die Gravitationswellen von Tausenden Doppelsternsystemen messen wird, die aus zwei Weißen Zwergen bestehen. Solche äußerst kompakten Himmelskörper sind das Endstadium in der Entwicklung der meisten Sterne. Umkreist nun ein Exoplanet ein derartiges Duo, wird das Muster der Gravitationswellen anders aussehen. Der Doppler-Effekt würde die leichte Eigenbewegung der Sterne verraten, die ein Exoplanet verursacht. Anders als bei der Radialgeschwindigkeitsmethode, die analog im elektromagnetischen Spektrum funktioniert, könnten dank solcher Muster in Gravitationswellen aber Exoplaneten gefunden werden, die viel weiter entfernt sind.

LISA-Mission zur Suche nach Gravitationswellen (6 Bilder)

So soll LISA einmal aussehen.
(Bild: Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI)/Milde Marketing/Exozet Effects GmbH)

LISA werde empfindlich genug, um solche Exoplaneten zu finden, wenn sie etwa die fünfzigfache Masse der Erde haben. Die Autoren meinen, dass LISA auf diese Weise sogar Exoplaneten in nahegelegenen Galaxien finden könnte. Zum Vergleich: Gegenwärtig sind die Exoplaneten Sweeps-04 und Sweeps-11 in einer Entfernung von fast 30.000 Lichtjahren die am weitesten entfernten uns bekannten Exoplaneten. Die Milchstraße misst mehr als 170.000 Lichtjahre im Durchmesser, die Magellanschen Wolken sind ähnlich weit entfernt. Sollte LISA tatsächlich derart weit entfernte Exoplaneten finden, würde das Observatorium auch damit das Versprechen einer neuen Astronomie einlösen.

Selbst wenn LISA keine Exoplaneten in Doppelsternsystemen aus Weißen Zwergen finden, wäre das für die Astronomie ebenfalls ein äußerst wertvolles Ergebnis. Wissenschaftler könnten dann die Grenzen für die Endphase der Planetenentwicklung in unserer Milchstraße formulieren, erklären die Forscher. Bislang jedenfalls spreche aus theoretischer Sicht aber nichts gegen das Vorkommen von Exoplaneten um enge Doppelsysteme Weißer Zwerge, zitiert das Max-Planck-Institut Tamanini. Die Forschungsarbeit wurde in der Fachzeitschrift Nature Astronomy publiziert.

Die Mission LISA ist eine der derzeit ambitioniertesten der Europäischen Weltraumagentur ESA. Die hatte die geplante Technik bereits mit der Sonde LISA Pathfinder getestet und die Erwartungen deutlich übertroffen. LISA soll dann aus drei Satelliten bestehen, die Millionen Kilometer voneinander entfernt kreisen und in denen jeweils eine Masse schwebt. Über Laser, die die Sonden verbinden, sollen dann die genauen Positionen dieser Massekörper vermessen und analysiert werden. Damit sollen Gravitationswellen nachgewiesen und analysiert werden. Nach jahrzehntelanger Suche waren die von Albert Einstein postulierten Verformungen der Raumzeit erst 2016 erstmals nachgewiesen worden. (mho)