Zur Erforschung von Exoplaneten: NASA nutzt Sonne als Super-Teleskop

Die NASA prüft ein innovatives Teleskop, das die Sonne als Gravitationslinse nutzen soll, um Exoplaneten zu erforschen. Dieses Konzept beruht auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Einsteins Theorie besagt, dass Massen den Raum krümmen und so eine Linse bilden können. Astrophysiker nutzen diese Methode bereits, um Dunkle Materie zu untersuchen.

Einstein entwickelte diese Idee 1936. Er schrieb damals, dass ein entfernter Stern, der sich hinter einem anderen befindet, als leuchtender Kreis sichtbar sein könnte. Er glaubte jedoch nicht daran, dieses Phänomen jemals direkt beobachten zu können. Die aktuellen Bilder des Webb-Teleskops zeigen jedoch viele sogenannte Einstein-Ringe, was Einsteins Theorie bestätigt.

Revolutionäre Beobachtungsmöglichkeiten

Die NASA plant, im Rahmen des „Innovative Advanced Concepts“-Programms die Sonne als Teleskop zu nutzen. Der Physiker Slava Turyshev hebt die Vorteile hervor: „Die Gravitationslinse der Sonne bietet eine Helligkeitsverstärkung von bis zu hundert Milliarden und eine extreme Winkelauflösung.“ Diese Technik ermöglicht die hochauflösende Bildgebung und Spektroskopie von erdähnlichen Exoplaneten.

Ein Teleskop mit einem ein Meter großen Spiegel und einer Vorrichtung, um die Sonne auszublenden, kann Exoplaneten in der Nähe unseres Sonnensystems detailliert abbilden. Sechs Monate Beobachtungszeit genügen, um eine Auflösung von 25 Kilometern zu erreichen.

Herausforderungen und Lösungen

Die Entfernung stellt eine große Herausforderung dar: Die Region, in der das Teleskop sinnvoll ist, liegt 550 astronomische Einheiten entfernt. Zum Vergleich: Die Voyager-1-Sonde, die 1977 startete, hat bisher nur 160 astronomische Einheiten zurückgelegt. Um diese Distanz zu überwinden, forschen Wissenschaftler an neuen Antriebssystemen. Der Einsatz von Sonnensegeln könnte die Teleskope innerhalb von 25 Jahren an den Zielort bringen.

Eine weitere Schwierigkeit besteht in der exakten Positionierung des Teleskops. Es kann nicht einfach auf ein beliebiges Ziel ausgerichtet werden, sondern muss genau positioniert werden. Ein Schwarm von Teleskopen ist notwendig, um ein einziges Bild eines Exoplaneten aufzunehmen. Zudem kommt eine autonome Steuerung mittels Künstlicher Intelligenz zum Einsatz, da Funksignale lange benötigen, um die großen Distanzen zu überbrücken.

Autonome Steuerung und Signalverstärkung

Turyshev betont, dass dies der einzige denkbare Weg sei, um Exoplaneten im Detail abzubilden. Der Standard zitiert ihn: „Eine solche Mission ist herausfordernd, aber machbar, mit Technologien, die entweder verfügbar oder in aktiver Entwicklung sind.“ Die NASA hat das Konzept für die dritte Phase ihres „Innovative Advanced Concepts“-Programms akzeptiert.

Der Wissenschaftler Russel Eshleman stellte die Idee, die Sonne als Teleskop zu nutzen, erstmals im Fachjournal Science vor. Er erwähnte, dass die Sonne auch Funksignale verstärken könnte. Diese Idee griff Liu Cixin in seiner Buchreihe auf, deren erster Teil nun als Netflix-Serie verfilmt wurde. Doch der Schweizer Planetenforscher Xavier Dumusque hält dieses Szenario für nicht besonders realistisch.

Britische Astronomen bestätigten den Gravitationslinseneffekt bereits 1919 experimentell. Während einer totalen Sonnenfinsternis beobachteten sie die Verschiebung eines Sterns. Diese Messung machte Einsteins Theorie weltbekannt und ihn zu einem Star der Wissenschaft.

Was du dir merken solltest:

• Die NASA plant, die Sonne als Gravitationslinse zu nutzen, um Exoplaneten hochauflösend zu beobachten. Diese Methode basiert auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, die besagt, dass Massen den Raum krümmen und als Linse wirken können.
• Ein Teleskop in 550 astronomischen Einheiten Entfernung von der Sonne würde diese Technik anwenden und könnte Exoplaneten mit einer Auflösung von 25 Kilometern abbilden. Neue Antriebssysteme wie Sonnensegel werden entwickelt, um diese Distanz in etwa 25 Jahren zu überwinden.
• Die Positionierung des Teleskops und die autonome Steuerung mittels Künstlicher Intelligenz sind entscheidend für den Erfolg. Ein Schwarm von Teleskopen könnte gemeinsam ein Bild eines Exoplaneten erzeugen und Funksignale verstärken, um detaillierte Daten zu liefern.

Bild: © Vecteezy