Rechteckiges Teleskopdesign könnte die Erdjagd 2.0 einläuten.

DNVN – Wissenschaftler entwickeln ein rechteckiges Teleskopmodell, das verspricht, eine neue Ära in der Suche nach „Erde 2.0“ (ein Begriff für Planeten außerhalb des Sonnensystems, die ähnliche Bedingungen wie die Erde aufweisen und Leben ermöglichen können) einzuleiten.

Die Suche nach erdähnlichen Planeten stellt die Astronomie seit Langem vor große Herausforderungen, da die überwältigende Helligkeit der Sterne sie fast vollständig verdeckt. Herkömmliche Teleskopkonstruktionen sind dafür nicht geeignet. Nun wurde jedoch ein kühner Vorschlag mit einem rechteckigen Infrarotteleskop unterbreitet, der verspricht, diese Hürde zu überwinden und die Entdeckung Dutzender potenzieller Planeten in einem Umkreis von 30 Lichtjahren zu ermöglichen. Dies ebnet den Weg für die Suche nach außerirdischem Leben.

Die Erde ist der einzige uns bekannte Planet, der Leben beherbergt. Alles Leben auf diesem blauen Planeten ist auf flüssiges Wasser angewiesen, um lebensnotwendige chemische Reaktionen aufrechtzuerhalten. Einfache einzellige Organismen existieren fast so lange wie die Erde selbst, doch die Entwicklung komplexerer, vielzelliger Organismen dauerte etwa drei Milliarden Jahre. Der Mensch hingegen existiert erst seit einem winzigen Bruchteil der Erdgeschichte, weniger als einem Zehntausendstel des Erdalters.

Diese Zeitleiste legt nahe, dass Leben auf Planeten mit flüssigem Wasser nicht selten sein könnte. Intelligente Wesen, die das Universum erforschen können, dürften jedoch extrem selten sein. Wenn die Menschheit nach außerirdischem Leben suchen will, ist der wahrscheinlichste Weg die direkte Beobachtung von Planeten.

Konzeptentwurf für ein rechteckiges Weltraumteleskop, nach dem Vorbild des Digital Interferometer Refractive Space Telescope (DICER), eines hypothetischen Infrarot-Weltraumobservatoriums, und des James-Webb-Weltraumteleskops. Bildnachweis: Leaf Swordy/Rensselaer Polytechnic Institute.

Der Weltraum ist unermesslich, und die Gesetze der Physik verhindern Reisen oder Kommunikation mit Überlichtgeschwindigkeit. Daher können selbst mit Robotersonden nur die sonnennächsten Sterne innerhalb einer menschlichen Lebensspanne erforscht werden. Die vielversprechendsten Ziele sind Sterne, die der Sonne in Größe und Temperatur ähneln, da sie lange genug existieren und stabil genug sind, damit sich komplexes Leben entwickeln konnte.

Astronomen haben inzwischen etwa 60 sonnenähnliche Sterne innerhalb von 30 Lichtjahren Entfernung von der Erde identifiziert. Planeten, die diese Sterne umkreisen und in Größe und Temperatur der Erde ähneln – und die sowohl Land als auch flüssiges Wasser beherbergen könnten – gelten als die vielversprechendsten Kandidaten für die Entdeckung von Leben.

Die Trennung des Bildes eines erdähnlichen Exoplaneten vom grellen Licht seines Zentralsterns stellt eine große Herausforderung dar. Selbst unter idealen Bedingungen ist ein Stern millionenfach heller als ein Planet. Sind beide überlagert, wird die Planetenentdeckung unmöglich.

Laut optischer Theorie hängt die maximale Auflösung eines Teleskops von der Größe des Spiegels und der Wellenlänge des Lichts ab. Planeten mit flüssigem Wasser emittieren Licht am hellsten bei einer Wellenlänge von etwa 10 Mikrometern – dem Durchmesser eines dünnen menschlichen Haares und dem 20-Fachen der Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Bei dieser Wellenlänge muss ein Teleskop Licht über eine Strecke von mindestens 20 Metern sammeln, um die Erde von der 30 Lichtjahre entfernten Sonne trennen zu können.

Außerdem müssen Teleskope im Weltraum platziert werden, da die Erdatmosphäre die Bilder unscharf macht. Das größte Weltraumteleskop der Gegenwart – das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) – hat einen Spiegeldurchmesser von 6,5 Metern, doch seine Inbetriebnahme und sein Betrieb waren äußerst schwierig.

Da der Einsatz eines 20-Meter-Weltraumteleskops derzeit technologisch nicht realisierbar ist, haben Wissenschaftler verschiedene Optionen erprobt. Eine Lösung besteht darin, mehrere kleine Teleskope zu starten und einen präzisen Abstand zwischen ihnen einzuhalten, um einen riesigen Spiegel zu simulieren. Eine präzise Positionierung bis hin zur Größe eines Moleküls ist jedoch aktuell nicht möglich.

Ein anderer Ansatz besteht darin, kürzere Lichtwellenlängen zu verwenden, wodurch kleinere Teleskope möglich wären. Im sichtbaren Bereich ist ein sonnenähnlicher Stern jedoch 10 Milliarden Mal heller als die Erde, sodass es unmöglich ist, genügend Sternenlicht auszublenden, um den Planeten sichtbar zu machen, obwohl die Auflösung prinzipiell möglich ist.

Eine weitere Idee ist der Einsatz eines „Sternenschilds“ – eines Raumfahrzeugs mit einem Durchmesser von mehreren zehn Metern, das Zehntausende Kilometer vom Teleskop entfernt fliegt, um Sternenlicht abzuschirmen, aber planetarisches Licht durchzulassen. Dies würde jedoch den Start zweier Raumfahrzeuge und den Verbrauch enormer Mengen Treibstoff für den Transport des Schilds zu neuen Standorten erfordern.

In der neuen Studie schlagen die Wissenschaftler ein praktikableres Design vor: ein Infrarotteleskop mit einem rechteckigen Spiegel von 1 x 20 Metern anstelle des 6,5 Meter großen kreisförmigen Spiegels des JWST. Das Instrument, das bei einer Wellenlänge von 10 Mikrometern arbeitet, würde Sternenlicht und Planetenlicht entlang der Längsachse des Spiegels trennen. Durch Drehen des Spiegels könnten Astronomen Planeten an jeder beliebigen Position um den Zentralstern beobachten.

Das Design soll voraussichtlich in weniger als drei Jahren die Hälfte der erdähnlichen Planeten, die sonnenähnliche Sterne umkreisen, aufspüren können. Obwohl weitere technische Verbesserungen und Optimierungen erforderlich sind, benötigt das Modell keine Technologien, die über die aktuellen Möglichkeiten hinausgehen – ein Unterschied zu vielen anderen wegweisenden Ideen.

Wenn jeder sonnenähnliche Stern im Durchschnitt einen erdähnlichen Planeten besitzt, sollten wir mit diesem Teleskopdesign etwa 30 vielversprechende Planeten innerhalb von 30 Lichtjahren aufspüren können. Weitere Forschungen werden sich auf die Untersuchung ihrer Atmosphären konzentrieren und nach Anzeichen von Sauerstoff suchen – einem Indikator für photosynthetisches Leben.

Für die vielversprechendsten Kandidaten könnten Erkundungsmissionen eingesetzt werden, um Bilder der Planetenoberfläche zur Erde zu senden. Das rechteckige Teleskopdesign verspricht den kürzesten Weg zur Entdeckung unseres „Schwesterplaneten“ – Erde 2.0.

La Khe (Laut ScienceAlert)

Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/thiet-ke-kinh-vien-vong-hinh-chu-nhat-co-the-mo-ra-ky-nguyen-san-tim-trai-dat-2-0/20250902082651458