PLATO: Europa zoekt naar planeten

PLATO's zoektocht naar aardse exoplaneten
PLATO moet in 2026 gaan zoeken naar aardachtige exoplaneten. Credit: ESA

PLATO is de naam voor een telescoop die de ESA in 2026 wil lanceren. De naam is een acronym voor “PLAnetary Transits and Oscillations of stars”. Het algehele doel van de missie is uitzoeken onder welke omstandigheden planeten ontstaan en of deze omstandigheden gunstig zijn voor leven.

PLATO zoekt en onderzoekt planeten met de grootte van de Aarde en dan speciaal planeten in een baan in de bewoonbare zone van zonachtige steren (De bewoonbare zone wordt algemeen gedefinieerd als het gebied om een ster waar voldoende energie aanwezig is voor vloeibaar water aan het oppervlak van de planeet, ofschoon bewoonbaarheid van meer factoren afhankelijk is zoals bijvoorbeeld de variabiliteit van de ster). PLATO zal de straal van deze planeten bepalen en hun massa zal geverifieerd worden aan de hand van waarnemingen vanaf de grond. PLATO zal astroseismologie gebruiken om meer over de massa, straal en leeftijd van de sterren te leren. Als alles goed gaat moet de missie gedetailleerde informatie opleveren over honderden planeten waardoor we meer kunnen leren over hoe zonnestelsels in zijn algemeenheid ontstaan.

De PLATO-missie zal minimaal vijf jaar duren echter de telescoop wordt ontworpen voor een levensduur van 6,5 jaar en er is brandstof aan boord voor minimaal 8 jaar. Dit betekent dat als alles goed blijft functioneren de missie verlengd kan worden.

Geschiedenis van PLATO

PLATO is vernoemd naar de Griekse filosoof Plato. Het eerste voorstel voor de missie stamt uit 2007 na een oproep voor het Cosmic Visions 2015 – 2025 programma van de ESA.

ESA verzamelt ideeën vanuit de wetenschappelijke gemeenschap om te kijken welke onderzoeksterreinen interessant zijn voor de komende jaren. Uit de geselecteerde ideeën worden oproepen voor missies gedaan waarbij gekeken wordt naar het wetenschappelijke niveau van de voorstellen.

Het eerste voorstel voor PLATO stamt uit 2007 waarna in 2009 en 2010 opeenvolgende fases werden doorlopen. In 2010 plaatste de ESA een oproep voor een lanceermogelijkheid. PLATO werd samen met de Solar Orbiter en de Euclid-missie (een missie om donkere energie en donkere materie te onderzoeken) als finalist gekozen. Solar Orbiter kreeg een lanceerdatum voor 2018 toegewezen en de Euclid moet in 2020 gelanceerd worden.

In 2011 nam PLATO het op tegen vier andere missies en in 2014 kreeg PLATO een lanceermogelijkheid in 2024 toegewezen. Op dit moment wordt er nog gewerkt aan het ontwerp van de PLATO en het zal nog verschillende jaren duren alvorens de bouw van de ruimtetelescoop voltooid is.

De wetenschap van PLATO

PLATO zal met behulp van een Soyuz-Fregat raket naar een Lagrange punt gelanceerd worden. Een Lagrange punt is een relatief stabiele zwaartekrachtszone in de ruimte. PLATO zal in L2 geplaatst wordt aan de ”donkere” kant van de Aarde (dit wil zeggen dan de Zon altijd aan de andere kant van de Aarde is).

L2 is in het verleden ook gebruikt om er de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) en de Planck ruimtetelescoop te plaatsen. Ook de nog te lanceren James Webb Space Telescope zal daar geplaatst worden. L2 is een relatief instabiel Lagrange punt en daarom zal de PLATO een Lissajous baan gaan volgen. Dit is een baan om het Lagrange punt heen waarbij er af en toe brandstof gebruikt wordt om in eenzelfde baan te kunnen blijven.

De wetenschappelijke instrumenten worden geleverd door het PLATO-consortuim bestaande uit de nationale agentschappen van Europa die de missie financieel ondersteunen. ESA levert de ruimtesonde zelf, de CCD’s, een deel van de wetenschappelijke ondersteuning en de algehele operatie van de ruimtetelescoop.

PLATO gaat een grote groep relatief heldere sterren gedurende maanden of jaren observeren en zal ze met grote precisie meten. Door sterren gedurende een lange periode te bestuderen zal PLATO in staat zijn om de lichtcurve van de ster te bepalen oftewel de variaties in licht uitgezonden over een langere periode.

De wetenschappelijke missie duurt minimaal vier jaar. In die periode zullen twee gebieden aan de sterrenhemel elk minimaal 2 jaar gevolgd worden. Mogelijk word dit verlengd naar drie jaar elk afhankelijk van de conditie van de telescoop en de wetenschappelijke opbrengst van de eerste waarneemsessies.

De exacte waarneemstrategie is nog niet vastgesteld. Pas twee jaar voor de definitieve lancering zal de waarneemstrategie bekend zijn.

Astronomen zijn op zoek naar planeten zoals de Aarde en de bewoonbaarheid van die planeten. Het onderzoeken van de atmosfeer van dergelijke planeten vereist andere, meer geavanceerdere instrumenten maar het weten waar deze planeten zich ophouden is een eerste stap.

Andere observatoria in de ruimte die op zoek zijn naar aardachtige planeten zijn de Kepler Space Telescope (in bedrijf sinds 2009) en de aanstaande Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) maar ook de James Web Space Telescope, de opvolger van de Hubble, kan aardachtige planeten waarnemen. Zowel de TESS als de JWST moeten in 2018 gelanceerd worden.

Het instrumentarium van de PLATO

PLATO heeft 24 camera’s aan boord die in groepen van 6 zijn gerangschikt. Alle groepen hebben hetzelfde beeldveld maar ze maken een hoek van 9,2° ten opzicht van de verticale as van de ruimtesonde. Daarnaast zijn er twee snelle camera’s aan boord die gebruikt worden voor de helderste sterren.

Als een exoplaneet voorlangs zijn ster beweegt dan zal het licht van de ster tijdelijk een beetje zwakker worden waardoor de lichtcurve van de ster wordt beïnvloed. Ook andere dingen kunnen zich als een planeet gedragen zoals bijvoorbeeld zonnevlekken.

Om planeten te verifiëren zal de PLATO gebruik maken van waarnemingen vanaf de grond. Telescopen vanaf de grond kunnen de radiale snelheid van een ster bepalen, dit is de snelheid van de ster gezien vanaf de waarnemer. Als er kleine schommelingen worden waargenomen dan zou dit kunnen duiden op een planeet die om de ster draait waarbij de zwaartekracht van de planeet de beweging van de ster beïnvloedt.

De belangrijkste wetenschappelijke eis is het detecteren en karakteriseren van een groot aantal aardse planeten bij heldere sterren. Aardse planeten zijn erg klein en lastig te vinden omdat ze het licht van hun ster nauwelijks verzwakken. De hoop is dat door het observeren van nabije en heldere sterren deze kleine planeten een beetje gemakkelijker zijn te vinden.

 

Eerste publicatie: 30 september 2017
Bron: space.com, ESA’s PLATO Mission Summary