Fast schon einsam sieht das ESO-3,6-Meter-Teleskop auf dem chilenischen Berg La Silla auf diesem Foto aus. Allein ist es dennoch nicht: Tausende Sterne, die durch die Langzeitbelichtung der Kamera zu feinen Linien verschwommen sind, leisten ihm Gesellschaft. Und auch im Inneren des Teleskops geht es überraschend gesellig zu. Zwei Spektrografen suchen hier gemeinsam nach fernen Exoplaneten. Der Spektrograf HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) ist schon seit 2003 auf Planetensuche im sichtbaren Licht – sein Partner NIRPS (Near InfraRed Planet Searcher) ist erst seit 2022 installiert und hat jetzt erste Ergebnisse geliefert.
Beide Spektrografen nutzen die sogenannte Radialgeschwindigkeitsmethode, um Exoplaneten aufzuspüren. Dabei machen sie sich zunutze, dass Planeten nicht um einen stillstehenden Stern kreisen, sondern dass sich beide um einen gemeinsamen Schwerpunkt bewegen. Diese Bewegung lässt den Stern leicht „wackeln“. Wenn sich der Stern auf das Teleskop zu bewegt, wird sein Licht blauer – entfernt er sich, verschiebt sich das Spektrum ins Rote. Anhand dieser periodischen Verschiebungen können Astronomen auf die Anwesenheit und Eigenschaften eines Planeten schließen, auch wenn sie ihn selbst nicht sehen können.
NIRPS arbeitet – anders als HARPS – im nahen Infrarotbereich. Dadurch ist dieser Spektrograf besonders geeignet, um nach Planeten um Rote Zwerge herum Ausschau zu halten. Diese Sterne sind kleiner und kühler als unsere Sonne und leuchten im nahen Infrarotbereich heller als im sichtbaren Licht. Etwa drei Viertel aller Sterne sind Rote Zwerge.
Arbeiten NIRPS und HARPS zusammen, können sie sogar die Atmosphäre von Planeten untersuchen, wenn diese an ihrem Stern vorbeiziehen. Für ihre ersten Beobachtungen haben Astronomen mit den beiden Spektrografen die Atmosphären von zwei bekannten Gasriesen-Exoplaneten analysiert: WASP-189 b und WASP-69 b. In der Atmosphäre von WASP-189 b wies HARPS im sichtbaren Licht verdampftes Eisen nach, NIRPS jedoch nicht. „Es muss also ein anderes chemisches Element geben, das die Eisensignatur im nahen Infrarot, aber nicht im sichtbaren Lichtbereich verdeckt“, erklärt Valentina Vaulato von der Universität Genf. „Das Hydridanion – ein Wasserstoffatom mit zwei statt einem Elektron – ist unser Hauptverdächtiger.“
Beim Beobachten des zweiten Exoplaneten WASP-69 b fanden die Forschenden mithilfe von NIRPS außerdem einen langen Schweif aus Heliumgas, der aus der kometenähnlichen Atmosphäre des Planeten entweicht. In Zukunft dürfte die Zusammenarbeit von HARPS und NIRPS noch viele weitere spannende Entdeckungen in fernen Welten ermöglichen.
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