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Konzept des Hyperteleskops Wie wir Alien-Planeten sehen könnten

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Ein Hyperteleskop könnte einen Exoplaneten so ähnlich darstellen wie bei dieser Grafik: mit Ozeanen und Kontinenten.

(Foto: imago/Science Photo Library)

Bisher sind irdische Teleskope bei Weitem nicht leistungsstark genug, um den Traum vieler Astronomen zu erfüllen: der Blick auf einen fernen Planeten. Doch ein französischer Forscher hat eine Idee, welche das ändern könnte.

Es wäre ein Meilenstein der Astronomie: ein Teleskop, leistungsstark genug, um Exoplaneten so zu sehen, wie etwa Astronauten vom Mond aus die Erde sehen - mit Wäldern, Wüsten, Wolken und Ozeanen. Sofern es dort draußen im All noch weitere Planeten wie die Erde gibt. Zwar werden derzeit immer mehr erdähnliche Planeten durch das Weltraumteleskop Kepler im All entdeckt, aber dessen Instrumente liefern nur Zahlenreihen - keine sichtbaren Bilder.

Um das Problem zu lösen und in naher Zukunft einen Blick auf einen weit entfernten "Alien-Planeten" werfen zu können, schlugen Starastronom Stephen Hawking und der Milliardär Jurij Milner jüngst vor, winzig kleine und sehr leichte Raumschiffe zu einem fernen Stern zu schicken. Nach mehrjähriger Reise sollen diese vor Ort Bilder möglicher Exoplaneten aufnehmen. Denn, so das Argument der Köpfe hinter dem Projekt "Breakthrough Starshot": Wollte man von der Erde aus Exoplaneten etwa um den nahen Stern Alpha Centauri beobachten, müsste dafür ein Teleskop mit einem Spiegel-Durchmesser von rund 300 Kilometern gebaut werden.

Optische Interferometer eröffnen erstaunliche Möglichkeiten

Das scheint unmöglich: Ein 300-Kilometer-Teleskop wäre unglaublich teuer - und wo sollte es aufgebaut werden? Es wäre in etwa so groß wie das Bundesland Bayern. Zum Vergleich: Das im Bau befindliche European Extremely Large Telescope - das größte der Welt - wird einen Spiegel mit 39 Metern Durchmesser haben. Winzig klein im Vergleich. Aber es gibt einen Weg, wie Forscher doch einen Blick auf mögliche außerirdische Wälder, Wüsten und Ozeane werfen könnten. Und zwar von der Erde aus - oder zumindest aus ihrer unmittelbaren Umgebung. Das Zauberwort heißt Interferometrie.

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Die einzelnen Teleskope des VLT in Chile können zu einem bis zu 200 Meter großen virtuellen Spiegel zusammengeschaltet werden.

(Foto: www.youtube.com/European Southern Observatory (ESO))

Bei der Interferometrie werden mindestens zwei oder mehr kleine Teleskope zu einem großen, virtuellen Teleskop zusammengeschaltet. Gang und gäbe ist diese Methode bereits seit Jahrzehnten bei der Suche nach Radioquellen wie Quasaren im All. Das Very Large Array im US-Bundesstaat New Mexico etwa ist so ein Interferometer. Es besteht aus 27 einzelnen Radioteleskopen, die zu einem gigantischen Teleskop zusammengeschaltet werden. Dieses kann dann einen virtuellen Durchmesser von mehr als 30 Kilometern haben.

Diese Technik lässt sich nicht nur bei der Erfassung von Radiowellen aus dem All anwenden, sondern auch auf sichtbares Licht. Das von der Europäischen Südsternwarte betriebene VLT (Very Large Telescope) Interferometer in Chile tut genau das. Jedes seiner vier Teleskope hat zwar nur einen Spiegeldurchmesser von acht Metern, zusammen mit kleinen Hilfsteleskopen ergeben sie aber einen virtuellen Spiegel mit maximal 200 Metern Durchmesser. Damit kann das VLT den Kopf einer Schraube an der Internationalen Raumstation ISS erkennen, die in etwa 400 Kilometern Höhe fliegt. Allerdings ist das bei Weitem noch nicht genug, um ferne Planeten sichtbar zu machen.

Hyperteleskop im All soll 100 Kilometer Durchmesser haben

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Entwurf eines Hyperteleskops im Weltall aus einer Präsentation des Laboratoire pour l'Interférométrie Stellaire et Exoplanétaire.

(Foto: https://lise.oca.eu)

Ein Visionär jedoch, der Franzose Antoine Labeyrie, geht mit der optischen Interferometrie noch einen Schritt weiter. Ende der 1990er-Jahre bereits hat er einen Vorschlag unterbreitet, der vielen zunächst nicht umsetzbar erschien, aber über die Jahre an Unterstützung gewinnt. Die Rede ist von einem sogenannten Hyperteleskop. Das ist ein optisches Interferometer wie das VLT, der virtuelle Spiegeldurchmesser soll aber bis zu 100 Kilometer betragen.

Labeyries Hyperteleskop besteht aus vielen einzelnen Spiegeln, die gemeinsam einen Exoplaneten ins Visier nehmen könnten. Dessen Licht wird von vielen Spiegeln zu einem zentralen Detektor reflektiert, an dem sich die Bilder überlagern. Es ergibt sich ein Interferenzmuster aus hellen und dunklen Streifen. Daraus können Astronomen am Computer ein sichtbares Bild des Planeten mit extrem hoher Auflösung errechnen. Zwar wäre eine Installation des Hyperteleskops am Boden möglich - einen kleinen Prototypen haben Labeyrie und sein Team bereits in den Alpen getestet -, aber optimalerweise sollen rund 100 extrem leichte Spiegel ins All transportiert und an einem Lagrange-Punkt in einem rund 100 Kilometer messenden Bereiche angeordnet werden - nach Labeyries Ansicht ausreichend, um entscheidende Details auf fernen Planeten zu erkennen. Der Durchmesser der einzelnen Spiegel soll etwa drei Meter betragen. Fein ausgerichtet werden sollen sie mit Laserstrahlen.

Lagrange-Punkt

An Lagrange-Punkten, auch Librationspunkte genannt, heben sich die Anziehungskräfte zweier Körper - etwa Sonne und Erde - und die Zentripetalkraft ihrer Bewegungen gegenseitig auf. An diesen Stellen herrscht absolute Schwerelosigkeit. Kleinere, masseärmere Objekte werden dann von beiden Körpern mit gleicher Intensität angezogen und verbleiben an diesem Punkt. In der Nähe der Erde gibt es zwei Lagrange-Punkte, jeweils 1,5 Millionen Kilometer entfernt, auf einer Achse mit der Sonne.

Der französische Forscher erhofft sich dadurch endlich Bilder von belebten Planeten, auf denen - so hofft er - möglicherweise auch ein "Indian-Summer-Effekt", also das Erröten von Laubbäumen im Herbst, beobachtet werden könnte. Auch wäre eine Messung der Zusammensetzung der Exoplaneten-Atmosphäre denkbar. Würde etwa Sauerstoff nachgewiesen, wäre das ein starker Hinweis auf außerirdisches Leben - vielleicht auch nur in Form von Mikroorganismen, aber immerhin. Im Gegensatz zu den Mini-Raumschiffen von Hawking und Milner wäre das Hyperteleskop wiederverwendbar und könnte ausgebaut werden. Auch andere kosmische Objekte könnte es genauer untersuchen als bisherige Anlagen.

Bisherige Projekte scheiterten an klammen Kassen

Die nötige Technologie reift nach und nach heran - etwa, was die Ausrichtung von Objekten im Vakuum mittels Laserstrahlen angeht. Einen kleinen Prototypen des Hyperteleskops hat Labeyrie zudem bereits in den französischen Alpen getestet. Und eine Studie aus dem Umfeld des NASA Institute for Advanced Concepts kam zu dem Schluss, dass es dabei keine "physikalischen Unmöglichkeiten" gebe, die das Projekt zwangsläufig scheitern lassen würden.

Die Idee von Weltraum-Teleskopen, die mit Interferometrie arbeiten, ist tatsächlich verlockend und die Möglichkeiten sind schier unbegrenzt. Viele Projekte wurden in den vergangenen Jahren angestoßen, allerdings bisher nicht im Bereich des sichtbaren Lichts. Etwa das Infrarot-Teleskop Darwin der Esa, das 2015 an den Start gehen sollte. Oder der Terrestrial Planet Finder der Nasa, der ebenfalls im Infrarotbereich arbeiten sollte. Doch sie alle wurden im Laufe der Jahre entweder eingestellt oder auf unbestimmte Zeit verschoben. Denn den Blick auf fremde Welten verwehren derzeit weniger die technischen Möglichkeiten als die klammen Kassen der Weltraumbehörden.

Quelle: n-tv.de

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