In der Nacht vom 6. auf den 7. März 2009 möchte die US-Raumfahrtbehörde NASA ein neues Kapitel bei der Suche nach Exoplaneten aufschlagen. Um voraussichtlich 4:48 Uhr MEZ soll Kepler, ein spezielles Weltraumteleskop für die Suche nach Exoplaneten starten. Benannt ist es nach dem berühmten deutschen Astronomen Johannes Kepler (1571 – 1630), der erstmals die Umlaufbahnen der Planeten richtig als Ellipsenbahnen um die Sonne beschrieb.

Kepler besteht nur aus einem einzigen Instrument, nämlich einem Fotometer, das nach feinen Helligkeitsschwankungen bei rund 100 000 Sternen in unserem Milchstraßensystem Ausschau halten soll. Damit Kepler dabei nicht vom Licht der Sonne oder von Erde und Mond gestört wird, befördert eine Delta-II-Rakete das Weltraumteleskop auf eine Sonnenumlaufbahn, auf der es dem Blauen Planeten im Abstand von einigen Millionen Kilometern hinterherläuft.

Das Kepler-Fotometer besteht aus einem Schmidt-Teleskop mit einer Öffnung von 95 Zentimetern und arbeitet im sichtbaren Licht bei Wellenlängen von 400 bis 850 Nanometern. Als Detektor dient eine Anordnung von 42 CCD-Chips, die ein Himmelsareal von insgesamt 105 Quadratgrad erfassen. Das Gesichtsfeld besitzt einen Durchmesser von zwölf Grad, das entspricht dem 24-fachen Durchmesser des Vollmonds.

Das Teleskop blickt über die gesamte Missionsdauer von dreieinhalb Jahren hinweg immer auf die gleiche Himmelsregion im Sternbild Schwan. Dabei erfasst es die Helligkeiten von bis zu 100 000 Sternen gleichzeitig und misst kontinuierlich ihre individuellen Helligkeiten.

Damit erinnert Kepler an das europäische Satellitenteleskop Corot, das seit Anfang 2007 zwei Himmelsregionen nach Helligkeitsschwankungen von Sternen untersucht. Bislang wurden mit Corot acht Exoplaneten nachgewiesen. Allerdings verwendet Corot nur ein 20-Zentimeter-Teleskop und ist damit längst nicht so lichtempfindlich wie Kepler.

Kepler ist darauf ausgelegt, die feinen Helligkeitsschwankungen nachzuweisen, die ein erdgroßer Exoplanet beim Vorübergang vor seiner Sonne verursacht. Solche Vorübergänge werden Transits genannt. Ist die Umlaufbahn eines Exoplaneten zufälligerweise so ausgerichtet, dass dieser von uns aus gesehen vor seinem Mutterstern vorüberzieht, so schwächt er dabei die Helligkeit des Sterns geringfügig für mehrere Stunden ab.

Passiert ein erdgroßer Exoplanet einen Stern mit dem Durchmesser der Sonne, so nimmt dessen Helligkeit für etwa zwei bis 16 Stunden nur um ein Zehntausendstel ab. Ein Planet von der Größe von Jupiter kann dagegen seinen Stern um bis zu zwei Prozent abdunkeln. Die Bedeckungsdauer hängt davon ab, wie nahe am Stern sich der Exoplanet befindet.

Die Forscher hoffen im Verlauf der Mission bis zu 50 erdgroße Exoplaneten zu finden. Zudem sollten ihnen bis zu 200 Planeten mit dem 1,3-fachen und bis zu 600 Planeten mit dem 2,2-fachen Durchmesser der Erde ins Netz gehen. Bislang konnte man noch keinen Exoplaneten von Erdgröße nachweisen, der kleinste derzeit bekannte Exoplanet COROT-Exo-7b weist etwa die 1,6-fache Erdgröße auf. Wie seine Bezeichnung schon andeutet, wurde er mit dem Satelliten Corot aufgespürt.

Neben den etwa erdgroßen Exoplaneten, sollte Kepler auch einige Hundert Exoplaneten von Jupitergröße oder mehr aufspüren, wenn sie vor ihren Muttersternen vorüberziehen. Allerdings wird Kepler nicht nur der Suche nach Exoplaneten dienen, sondern erkundet auch die Sterne selbst. Viele Helligkeitsschwankungen von Sternen gehen nämlich auf Vorgänge in ihrem Inneren zurück. Daraus lassen sich zum Beispiel Rückschlüsse auf ihren inneren Aufbau ziehen.

Außerdem wird Kepler auch auf sehr viele Doppel- und Mehrfachsterne stoßen, bei denen eine Komponente vor der anderen vorüberzieht und dabei Helligkeitsänderungen verursacht. Die Mehrzahl der Sterne in unserem Milchstraßensystem sind Komponenten eines Doppel- oder Mehrfachsternsystems.

Tilmann Althaus