Planetenjagd in TESS-Daten
Kapitel 1 von 6

Das Prinzip

Wie ein Planet im Sternenlicht eine Delle hinterlässt – und woran man ihn erkennt.

Wie funktioniert die Suche?

Das Prinzip in zwei Skizzen: der gesuchte Effekt und die Täuschungen, vor denen wir uns schützen.

Vier Schritte und zwei Täuschungen

Die Suche in vier Schritten: 1. Lichtkurve eines Sterns holen und langsame Schwankungen herausrechnen. 2. Nach regelmäßig wiederkehrenden Dellen suchen (Algorithmus TLS). 3. Jede gefundene Delle durch viele Kein-Planet-Tests schicken (Doppelstern? Nachbarstern? Instrument?). 4. Nur was alle Tests übersteht, wird „Kandidat“.

Ein Planet zieht vor dem Stern vorbei Oben ein Stern mit einem kleinen dunklen Planeten davor. Darunter eine Helligkeitskurve mit einer flachen Delle. Zeit → hell Transit: Stern kurz etwas dunkler
Ein Planet. Zieht er vor dem Stern vorbei, fehlt ein winziger Teil des Lichts – für Stunden, und zwar immer wieder im gleichen Abstand. Beim Jupiter-großen Planeten etwa 1 %, bei erdgroßen Planeten nur ein Hundertstel davon.
Zwei Täuschungen: Doppelstern und Nachbarstern Links zwei Sterne, die einander bedecken. Rechts ein Zielstern mit hellem Nachbarstern, der selbst dunkler wird. Doppelstern Stern bedeckt Stern Ziel Nachbarstern er wird dunkler, nicht das Ziel Die Kurve sieht ähnlich aus wie bei einem Planeten. Darum prüfen wir jedes Signal mit Gegentests.
Zwei Täuschungen. Ein Doppelstern kann dieselbe Delle erzeugen. Ebenso ein Nachbarstern, der im selben Kamerapixel steckt. Deshalb fragt die Suche bei jedem Signal zuerst: Wie zeige ich, dass es kein Planet ist? Übrig bleibende Signale heißen „Kandidat“ – ein Prüfauftrag, keine Entdeckung.

Ein Planet zieht vorbei

Phase 1: Bevor wir unbekannten Sternen trauen, muss die Auswertung einen bekannten Planeten blind wiederfinden und innerhalb vorab festgelegter Toleranzen vermessen.

HD 2685 b – blind wiedergefunden

Kreist ein Planet so, dass er von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbeizieht, verdeckt er einen winzigen Teil der Sternscheibe – der Stern wird für ein paar Stunden etwas dunkler. Unsere Pipeline hat den bekannten Planeten HD 2685 b so blind wiedergefunden (Phase 1). Die Animation zeigt die gefittete Bahn; darunter erscheinen die echten TESS-Messungen in dem Moment, in dem der Planet an der jeweiligen Stelle steht. Der Stern ist zum Rand hin dunkler (Randverdunklung) – deshalb ist die Delle unten rund und nicht flach.

Umlaufzeit
4,1269046 d
≈ 4 Tage 3 Stunden
Größe
1,43 RJ
Rp/R* = 0,0926
Lichtverlust
1,00 %
9957 ppm
Dauer
4,51 h
erster bis letzter Kontakt
Durchgänge
40
7 Sektoren, 2018–2025

Die interaktive Animation steht auf der Startseite →

Transit von HD 2685 b mit echter TESS-Lichtkurve
Fit aus Phase 1: Rp/R* = 0,0926, a/R* = 7,66, Stoßparameter b ≈ 0,00 – der Fit liegt am Rand des erlaubten Bereichs, die Animation zeigt deshalb eine Bahn quer durch die Sternmitte. Die Literatur nennt b = 0,258 (Patel & Espinoza 2022, Kriteriendatei Phase 1); laut Logbuch ändert das Rp/R* nur um 0,5 %. Planetengröße aus Rp/R* und dem Sternradius im TESS-Katalog (1,59 R☉): ≈ 16,0 Erdradien. Sternfarbe aus Teff = 6792 K berechnet (Schwarzkörper-Näherung).

Die Periode sichtbar gemacht

Ein Planet kommt pünktlich wie ein Uhrwerk wieder. Genau daran erkennt die Suche ihn – und genau daran lässt sich prüfen, ob die gemessene Umlaufzeit stimmt.

Rohdaten mit Fahrplan

So sehen die Messungen aus, bevor irgendetwas gerechnet wird: TESS misst die Helligkeit alle 2 Minuten, jeweils rund 27 Tage lang (mit einer Pause in der Mitte, in der das Teleskop seine Daten zur Erde funkt). Die kurzen Einbrüche nach unten sind die Durchgänge des Planeten. Die goldenen Marken stammen aus einer einzigen Periode und einem Startzeitpunkt (unser Fit über alle Sektoren) – und liegen über sieben Jahre hinweg auf jeder Delle.

Sieben Sektoren TESS-Rohdaten von HD 2685 mit vorhergesagten Transitzeiten

Ein senkrechter Streifen über sieben Jahre

Schneidet man um jeden vorhergesagten Durchgang ein Stück Lichtkurve aus und stapelt die Stücke untereinander, wird die Periode sichtbar: Die hellen Felder (weniger Licht) liegen in jeder Zeile an derselben Stelle. Zwischen der ersten und letzten Zeile liegen 625 Umläufe in 7,1 Jahren – wäre die Periode auch nur um 10 Sekunden falsch, wäre der Streifen am Ende um 104 Minuten verschoben.

Wasserfall-Diagramm: 40 Transits von HD 2685 b untereinander
Rechts: Mittelzeitpunkt jedes einzelnen Durchgangs aus einem Fit, in dem nur die Zeit frei ist. Streuung 0,7 min, typischer Fit-Fehler 0,4 min (Fit-Fehler unterschätzen rotes Rauschen). Schraffierte Stellen: keine Messdaten.
Zahlen als Tabelle
SektorEpoche nDatumAbweichung [min]Fehler [min]
1-44026.07.2018−0,390,42
1-43930.07.2018−0,100,44
1-43803.08.2018−0,070,42
1-43707.08.20180,110,41
1-43611.08.20180,400,41
1-43515.08.2018−1,020,44
1-43420.08.2018−0,050,41
27-26709.07.20200,110,47
27-26613.07.20200,850,47
27-26517.07.20202,431,00
27-26421.07.20200,010,47
27-26325.07.20200,010,48
27-26229.07.20200,310,58
28-26102.08.2020−0,060,45
28-26007.08.2020−0,250,42
28-25815.08.20200,630,45
28-25719.08.2020−1,810,79
28-25623.08.2020−0,390,57
67-303.07.20230,530,41
67-207.07.20231,210,78
67016.07.2023−0,970,41
67120.07.20230,710,47
67224.07.20230,050,41
68401.08.2023−0,090,43
68505.08.2023−0,650,45
68714.08.2023−0,420,41
68818.08.20230,760,54
68922.08.20230,200,46
9417403.07.20250,040,42
9417507.07.20250,230,44
9417611.07.2025−0,040,53
9417715.07.2025−0,390,43
9417819.07.2025−0,400,48
9417923.07.20250,390,48
9518027.07.20250,370,44
9518101.08.2025−0,710,46
9518205.08.2025−0,380,47
9518309.08.20250,100,44
9518413.08.2025−0,010,63
9518517.08.20250,150,44