COROT (Weltraumteleskop)

COROT (Akronym von französisch „COnvection, ROtation et Transits planétaires“ oder englisch „COnvection, ROtation and planetary Transits“; zu deutsch „Konvektion, Rotation und Transits von Exoplaneten“) ist ein von der französischen Raumfahrtbehörde CNES betriebenes Weltraumteleskop. Es verfolgt Helligkeitsveränderungen einer Vielzahl von Sternen, um daraus Informationen über deren innere physikalische Eigenschaften abzuleiten, und sucht Exoplaneten mit der Transitmethode. Raketenstart war am 27. Dezember 2006. Ein Computerdefekt am 2. November 2012 setzte den Beobachtungen von Corot ein Ende; vorgesehen war eine Verlängerung der Mission bis 2013.<ref>Interruption of the mission, CNES. 20. November 2012. Abgerufen am 27. November 2012. </ref> Am 20. Juni 2013 wurde die Mission offiziell für beendet erklärt,<ref name="Mission accomplished" /> am 17. Juni 2014 wurde der Satellit abgeschaltet.<ref name="cnes_140618"/>

Missionsziele

COROT hat zwei wissenschaftliche Ziele:<ref>http://smsc.cnes.fr/COROT/IAF2004_PAPER_LB_off.pdf</ref>

Asteroseismologie

Nach der Methode der Asteroseismologie soll aus regelmäßigen Helligkeitsschwankungen der Sterne ihre innere Struktur erschlossen werden. Für die Untersuchungen wurden im Wesentlichen Sterne der Hauptreihe (Spektralklassen F und G, Delta-Scuti-Sterne) mit einer scheinbaren Helligkeit von höher als 9 mag und geringer als 6,5 mag ausgesucht. Eine Beobachtungsperiode im sogenannten Hauptprogramm dauert 150 Tage. Während dieser Zeit beobachtet Corot jeweils 10 Sterne. Durch eine hochpräzise Messung der Helligkeitsschwankungen (0,1 bis 10 Hz) sollen folgende Parameter bestimmt werden:

• Radius des thermonuklear aktiven Kerns
• Heliumanteil
• Dicke der äußeren Konvektionsschichten
• Profil der Winkelgeschwindigkeit vom Mittelpunkt bis zur Oberfläche sowie der assoziierten Drehmomente.

Neben den 150-tägigen Abschnitten des Hauptprogramms der Beobachtung hat Corot ein „exploratives“ Programm. Das explorative Programm untersucht eine Vielzahl unterschiedlicher Sterne der Spektralklassen B bis K. Dafür werden Perioden von etwa 20 Tagen zwischen die Beobachtungsperioden des Hauptprogramms eingeschoben. Die Messfrequenz wird auf 0,6 Hz gesenkt. Dies erlaubt die Gewinnung statistischer Informationen über das Verhältnis der Schwingungstypen in Abhängigkeit von Masse, Alter, Winkelgeschwindigkeit, und Metallizität der untersuchten Sterne. 50 bis 100 Objekte sollen untersucht werden.

Exoplanetensuche

Durch Überwachung sehr vieler Sterne soll nach Exoplaneten gesucht werden, die beim Vorübergang vor ihrem Mutterstern zu einem kurzfristigen Helligkeitsabfall führen (Transitmethode). Gleichzeitig werden 12.000 Sterne überwacht (insgesamt bis 180.000). Die Sterne haben eine scheinbare Helligkeit von 12 mag bis hinunter zu 15,5 mag. Es handelt sich in der Regel um rote Zwerge der Spektralklassen K und M. Neben der Entdeckung von „hunderten“ Planeten von Jupitergröße erwarten die wissenschaftlichen Planungsdokumente der Mission, dass 10 bis 40 Planeten in Erdgröße in anderen Sonnensystemen entdeckt werden.

Für einige Exoplaneten wird erwartet, dass sie in der habitablen Zone liegen, in der flüssiges Wasser zu finden ist. Ein „habitabler“ Exoplanet wird allerdings vermutlich nicht in der Umlaufbahn eines sonnenähnlichen „Gelben Zwergs“ gefunden werden, sondern eher in einer nahen Umlaufbahn (0,2 bis 0,5 AE) kälterer Zwergsterne.

Verlauf

COROT ist ein 170-Millionen-Euro-Projekt der französischen Raumfahrtbehörde CNES in Zusammenarbeit mit der ESA unter Beteiligung von Österreich, Belgien, Deutschland, Spanien und Brasilien. Die Planung begann 1994 und führte über verschiedene Zwischenschritte 1996 (positive Grundsatzentscheidung) und 1998 (Beschluss zur Definitionsphase) im Oktober 2000 zur endgültigen Entscheidung, Corot zu bauen. Im Juni 2001 unterzeichneten CNES und ESA ein Kooperationsabkommen. 2004 konnten bereits wichtige Einzelkomponenten wie die Kamera intensiven Tests unterzogen werden. Im Januar 2006 wurde mit dem Zusammenbau von Corot begonnen. Im September des gleichen Jahres bestand Corot die Tauglichkeitsprüfung für den Raumflug.<ref>Flight Acceptance Review, in Cannes, from 5 to 7 September 2006. CNES, September 2006, abgerufen am 1. Juli 2014 (français). </ref>

Der Satellit wurde am 27. Dezember 2006 um 15:23 Uhr MEZ von einer russischen Sojus-2/Fregat-Rakete vom Weltraumbahnhof Baikonur in eine polare Erdumlaufbahn gebracht.<ref>COROT on its way (englisch) – Artikel bei der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) vom 27. Dezember 2006</ref> Das Teleskop ist im rechten Winkel zur Umlaufebene ausgerichtet, sodass weder Erde noch Sonne ins Blickfeld geraten. In der Nacht vom 17. zum 18. Januar 2007 wurden erste Testaufnahmen erfolgreich durchgeführt.

Ursprünglich war die Dauer des Arbeitsaufenthalts in der Erdumlaufbahn von Dezember 2006 bis Oktober 2010 geplant. Am 23. Oktober 2009 wurde von der CNES gemeinsam mit ihren nationalen (CNRS und Observatoire de Paris) und internationalen Partnern (ESA, Österreich, Deutschland, Belgien, Brasilien und Spanien) beschlossen die Mission bis 31. März 2013 zu verlängern.<ref name="cnes_091026">The CoRoT satellite : 3 more years to hunt for planets and to listen to the music of stars. CNES, 26. Oktober 2009, abgerufen am 1. Juli 2014 (PDF, english). </ref>

Im Oktober 2012 wurde die Mission bis 2016 verlängert. Aufgrund eines technischen Problems produzierte das Teleskop seit 2. November keine wissenschaftlichen Daten mehr. Nachdem ein Neustart des Systems im Dezember 2012 keine Wirkung zeigte, gab es, laut Angaben eines ESA-Wissenschaftlers, Anfang 2013 kaum noch Hoffnung, das Problem zu beheben.<ref>Stephen Clark: Scientists losing hope of reviving French telescope, spaceflightnow.com, 4. Januar 2013, abgerufen am 26. Mai 2013</ref> Im März 2013 wurde auf einer Konferenz der an COROT beteiligten Wissenschaftler bekannt gegeben, dass sich der Systemfehler inzwischen reproduzieren ließ. Auf Grund der Daten ging man davon aus, dass das Teleskop wahrscheinlich nicht beschädigt worden war.<ref name="Verein Kuffner-Sternwarte">CoRoT. Verein Kuffner-Sternwarte, abgerufen am 26. Mai 2013. </ref> Da die Wissenschaftler die Instrumente aber nicht wieder in Betrieb nehmen konnten, wurde die Mission am 20. Juni 2013 für beendet erklärt.<ref name="Mission accomplished">CNES Pressemitteilung: Mission accomplie pour le satellite CoRoT, 20. Juni 2013 (französisch)</ref> Der Satellit wurde im Dezember 2013 auf einen tieferen Orbit verlegt. Nachdem einige technische Experimente durchgeführt wurden,<ref name="actu">01/2014 - CoRoT : évitement de collision et retrait de service. CNES, Januar 2014, abgerufen am 13. Januar 2014 (français): „L'extinction définitive du satellite est prévue à la fin du printemps 2014.“ </ref> wurde der Satellit am 17. Juni 2014 abgeschaltet.<ref name="cnes_140618"/>

Technik

Corot beruht auf der französischen PROTEUS-Plattform für kleine Satelliten. Beim Start hatte er eine Masse von 630 kg. Hiervon entfielen 300 kg auf die Nutzlast. Der Durchmesser von Corot beträgt 1,98 m bei einer Länge von 4,10 m. Die Solarpaneele haben eine Spannweite von 9 m und liefern 530 W Energie.

Corot hat ein Spiegelteleskop mit einem Hauptspiegel-Durchmesser von 27 cm an Bord. Das Teleskop erreicht ein Gesichtsfeld von 2,8° × 2,8°. Die am Teleskop angebrachte Kamera besitzt vier CCDs. Zwei der CCDs werden für die Suche nach Exoplaneten (E1 und E2) eingesetzt und zwei für die Asteroseismologie (A1 und A2). E1 und A1 bilden zusammen eine photometrische Kette, A2 und E2 die zweite.

Für die Suche nach Exoplaneten werden gleichzeitig etwa 120.000 Sterne<ref>COROTs scientific objectives (englisch) – Artikel bei der CNES, vom 18. September 2006</ref> überwacht, deren Scheinbare Helligkeiten zwischen 12,0 mag und 15,5 mag liegen. Ihr Licht wird mit einem Prisma in mehrere Farben zerlegt, um Bedeckungen durch Planeten besser von anderen Helligkeitsschwankungen unterscheiden zu können. Für die asteroseismologischen Studien wird das Licht heller Sterne über einige hundert Bildelemente des CCDs defokussiert, um eine bessere Messgenauigkeit zu erreichen.

Corot untersucht nacheinander mehrere Sternenfelder in den Sternbildern Schlange und Einhorn. Folglich finden sich dort auch alle „Entdeckungen“ des Systems.

Entdeckungen und wissenschaftliche Ergebnisse

Exoplaneten

Im April/Mai 2007 hat COROT seinen ersten extrasolaren Planeten entdeckt. Es handelt sich dabei um einen Gasriesen mit dem Namen „CoRoT-1 b“. Er hat die 1,3-fache Masse des Jupiter und liegt rund 1.500 Lichtjahre von der Erde entfernt.<ref>COROT entdeckt ersten Exoplaneten – Artikel bei astronews.com, vom 4. Mai 2007</ref>

Am 20. Dezember 2007 wurde die Entdeckung eines weiteren Exoplaneten bekanntgegeben. Das Objekt von 3,5-facher Jupitermasse mit der Bezeichnung „CoRoT-2 b“ begleitet einen Stern der Spektralklasse K0V im Sternbild Schlange. Stern und Exoplanet sind in etwa 800 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Im Jahr 2008 wurde auch CoRoT-3 b entdeckt, bei dem es sich – auf Grund seiner relativ hohen Mindestmasse von etwa 22 Jupitermassen – vermutlich um einen Braunen Zwerg handelt.

Die nächsten drei entdeckten Exoplaneten sind von der gleichen Größenordnung wie die Gasriesen im Sonnensystem. 2008 wurden CoRoT-4 b und CoRoT-5 b entdeckt. CoRoT-5 b ist etwas größer als Jupiter, aber mit etwa 0,7 Jupitermassen etwas leichter. Die Umlaufzeit von CoRoT 4 b liegt bei 9,2 Tagen, die Umlaufzeit von CoRoT-5 b bei recht genau 4 Tagen.<ref>Bouchy et al. (2008). "Radial velocity follow-up for confirmation and characterization of transiting exoplanets". http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0902/0902.3520v1.pdf, abgerufen 27. April 2009</ref> CoRoT-6 b wurde 2009 entdeckt. Er ist mit 1,15 Jupiterradien nur wenig größer als Jupiter, hat aber 3,3 Jupitermassen. Die Umlaufzeit beträgt knapp 9 Tage.<ref>CoRoT-6 b (englisch) – Eintrag bei der EPE, vom 16. April 2009</ref>

Am 3. Februar 2009 wurde die Entdeckung eines weiteren Planeten, mit der Bezeichnung „CoRoT-7 b“, bekannt gegeben. Der erdähnliche Planet ist etwa 4,8 mal massereicher als die Erde und hat einen Radius von etwa 1,75 Erdradien. Da somit die Dichte etwas über der der Erde liegt, gibt es starke Hinweise dafür, dass CoRoT-7 b ein erdähnlicher Planet möglicherweise felsigen Aufbaus ist (Gesteinsplanet).<ref>COROT entdeckt ersten transitierenden terrestrischen Planeten – Artikel bei ScienceBlogs, vom 3. Februar 2009</ref> CoRoT-7 hat eine extrem hohe Umlaufgeschwindigkeit von mehr als 700.000 km/h und umkreist seinen Zentralstern damit in nur 11 Stunden. Mit nur 4,8 Erdmassen ist er der kleinste bislang entdeckte Exoplanet.<ref name="corot.de-exo7">http://www.corot.de/german/news.htm#Exo7</ref>

Am 16. September 2009 wurde bekannt gegeben, dass CoRoT-7 b einen Geschwisterplaneten hat: CoRoT-7 c. Auch der neue Exoplanet ist vermutlich ein Gesteinsplanet. Er hat acht Erdmassen, eine Umlaufgeschwindigkeit von 3 Tagen und 17 Stunden und umkreist sein Zentralgestirn in einem etwas größeren Abstand als CoRoT-7 b. Untypisch für die CoRoT-Mission wurde CoRoT-7 c über seine Gravitationswirkung auf den Zentralstern gefunden. Zum ersten Mal sind damit mit CoRoT-7 b und c zwei erdähnliche Gesteinsplaneten in einem außerirdischen Sternensystem eindeutig nachgewiesen worden.<ref name="corot.de-exo7"/>

Am 14. Juni 2010 wurde die Entdeckung von sechs weiteren Exoplaneten bestätigt. Der erste ist CoRoT-8 b. Die Masse wird mit ca. 70 % der Masse des Saturn angeben und ist damit einer der kleineren unter den Exoplaneten, die bis dato mittels der Transitmethode gefunden wurden. Die Entdecker vermuten, dass es sich wie bei Uranus oder Neptun um einen sehr kalten Gasriesen handelt.<ref name="reiche Ernte">[1] (PDF; 513 kB) Reiche Ernte an Exoplaneten - Presseerklärung des Corot-Teams vom 14. Juni 2010</ref>

Bereits am 17. März 2010 hatten CNES und ihre Partner die Entdeckung von Corot-9b bekannt<ref>http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8391-gp-une-planete-temperee-decouverte-par-corot.php</ref> gegeben. Corot-9b umkreist seinen Zentralstern mit einer Periode von gut 95 Tagen.<ref>http://www.esa.int/SPECIALS/COROT/SEMJOMCKP6G_0.html</ref> Die Umlaufbahn ist mit einer größten Annäherung auf 54 Millionen km die bislang größte Umlaufbahn für einen nach der Transitmethode gefundenen Exoplaneten. Die Temperaturen liegen bei vermutlich –23 °C bis +157 °C. Sein Durchmesser dem des Jupiter vergleichbar. Corot-9b hat aber nur 84 % der Masse des Jupiter. Die ESA spekuliert, dass auf einem Mond dieses Exoplaneten flüssiges Wasser existieren könnte.

Die Entdeckung der folgenden fünf Exoplaneten wurde am 14. Juni 2010 bekannt gegeben.<ref name="reiche Ernte"/> CoRoT-10 b3 ist ein Riesenplanet mit einem stark exzentrischen Orbit. Durch den teilweise nur sehr geringen Abstand zum Mutterstern kann sich die Oberflächentemperatur innerhalb von wenigen Tagen von 250 auf 600 °C erhöhen. Die Orbitalperiode beträgt 13 Tage. Das Bemerkenswerteste an CoRoT-11 b ist die Tatsache, dass die Entdeckung überhaupt gelungen ist. Der Mutterstern rotiert nämlich mit 40 Stunden sehr schnell um seine eigene Achse. Die Sonne braucht dafür 26 Tage. Eine schnelle Rotation macht die Entdeckung schwierig.

CoRoT-12 b, CoRoT-13 b und CoRoT14 b sind Riesenplaneten, die ihren Mutterstern jeweils in geringem Abstand umkreisen.<ref name="reiche Ernte"/> Corot-12 b hat den 16-fachen Umfang des Jupiter und ist wegen des engen Abstandes sehr heiß und aufgebläht (bloated hot Jupiter). CoRoT-13 b ist hingegen kleiner als Jupiter, aber doppelt so dicht. Möglicherweise hat er einen Felskern. CoRoT-14 b ist erst der zweite Exoplanet überhaupt, der gleichzeitig sehr heiß und sehr massereich ist. Seine Größe entspricht in etwa der Größe Jupiters. Er hat aber die 7,5-fache Masse.

CoRoT-15 b ist schließlich ein sehr dichter Brauner Zwerg, d. h. ein Objekt, dass zwischen einen Stern und einem Planeten steht. Er ist nur wenig größer als Jupiter aber ca. 60 mal massereicher.<ref name="reiche Ernte"/>

Gemessen an der vor Start der Mission erwarteten Häufigkeit neu entdeckter Exoplaneten sind vergleichsweise wenige Exoplaneten gefunden worden.

Asteroseismologie

2008 entdeckte Corot drei weit entfernte Sterne, die unserer Sonne physikalisch überraschend ähnlich sind. In allen drei Sternen wurden periodische Schwankungen der Helligkeit gefunden, wie sie für Sonnen-ähnliche Sterne typisch sind. Derartige Schwankungen waren nie zuvor mit der von Corot erreichten Präzision dokumentiert worden. Aus den Schwankungen konnte auf die Schwingungszustände der Sternenkörper geschlossen werden. Auch zeigten alle drei Sterne die sonnentypische Granulation der Sternenoberfläche. Diese entsteht durch Muster im konvektiven Aufsteigen besonders heißen Plasmas aus tieferen Schichten des Sterns an dessen Oberfläche.<ref>http://smsc.cnes.fr/COROT/oscillation_200811.htm</ref>

Deutsche Beteiligung

Der deutsche Beitrag zur Corot-Mission beläuft sich auf etwa fünf Millionen Euro.<ref name="avgb">http://www.avgb.de/?p=000332</ref> Ein besonders wichtiger Beitrag ist die Entwicklung der On-Board-Software des Satelliten durch das DLR in Berlin.<ref name="dlr">http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-11/129_read-6642/</ref> Projektleiterin der Corot-Beteiligung des DLR ist Heike Rauer.<ref name="dlr"/> Zur deutschen Beteiligung tragen außerdem die Thüringer Landessternwarte Tautenburg sowie das Rheinische Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln mit Datenanalyse, Simulationsrechnungen und Nachbeobachtungen bei.<ref name="avgb"/> Artie Hatzes gehört beispielsweise seitens der Thüringer Landessternwarte zu den Corot-Wägeteams, die die Masse der entdeckten Exoplaneten bestimmen.<ref name="corot.de-exo7"/>

Operation im Orbit

• 8. März 2009: Permanenter Ausfall der Nachrichtenübertragung von den CCDs A1 und E1 (erste photogrammetrische Kette), Probleme mit der Satellitensoftware.
• 7. April 2009: Neuausrichtung von Corot auf das Sternenfeld LRc03 im Sternbild Schlange, das für die Suche nach Exoplaneten besonders geeignet ist. Wiederaufnahme der wissenschaftlichen Datenerhebung – allerdings nur mit den ungestörten CCDs A2 und E2 (zweite photogrammetrische Kette).
• 23. Oktober 2009: Die CNES beschließt zusammen mit ihren nationalen und internationalen Partnern, die aktive Mission von COROT um drei Jahre bis zum 31. März 2013 zu verlängern.<ref name="cnes_091026"/>
• 2. November 2012: Durch einen Computerausfall können keine weitere Daten mehr aufgenommen werden. Noch ist unklar, ob der Defekt behoben werden kann.<ref>Eric Hand: Exoplanet hunter nears its end. Nature, 16. November 2012, abgerufen am 18. November 2012 (english). </ref>
• 20. Juni 2013: Mission beendet.<ref name="Mission accomplished" />
• 23. Dezember 2013: Absenken des Orbits. Dieses für den Januar 2014 vorgesehene Bahnmanöver wurde vorgezogen, weil eine Kollision mit einer Raketenstufe drohte.<ref name="actu"/>
• 17. Juni 2014: Letzte Funkverbindung mit COROT. Satellit wird abgeschaltet.<ref name="cnes_140618">Dernière télécommande pour CoRoT. CNES, 18. Juni 2014, abgerufen am 1. Juli 2014 (français). </ref>

Siehe auch

• Kepler (Weltraumteleskop)
• Space Interferometry Mission

Literatur

• Tilmann Althaus: Die COROT-Mission. Ein Planetenjäger im All. In: Sterne und Weltraum 46, Nr. 1, 2007, ISSN 0039-1263, S. 16–18 (2007)

Einzelnachweise

<references />

Weblinks

• COROT-Seite bei CNES (englisch)
• COROT-Seite der deutschen Co-Investigatoren
• Österreichische Webseite zu COROT
• Keno Verseck: Späher ferner Welten (Technology Review, 23. November 2006)