Sonne als Gravitationslinse soll Exoplaneten direkt abbilden
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Stanford (USA) – Bislang beschränken sich die Informationen, die wir zu neuentdeckten Planeten um ferne Sterne – sog. Exoplaneten – ermitteln können auf einige wenige Merkmale wie Masse, Größe, Temperatur, der entsprechenden Zusammensetzung (ob fest oder gasförmig) oder dem Abstand zum Stern. Eine direkte Abbildung von Planetenmerkmalen wie Kontinenten, möglicher Vegetation, Ozeanen und Bewölkung ist mit bisherigen Teleskopen noch nicht möglich. Ein neues Konzept will nun die Sonne selbst als Gravitationslinse nutzen, um Exoplaneten direkt abzubilden.
Wie das Team um den Astrophysiker Bruce Macintosh von der Stanford University aktuell im „The Astrophysical Journal“ (DOI: 10.3847/1538-4357/ac5e9d) berichtet, könnte ein solches Teleskop zu einer bis zu 1.000-fachen Verbesserung im Vergleich zu den bislang leistungsstärksten Abbildungstechnologie erreichen.
Die Idee basiert auf dem Umstand, dass schwere Massen im All auch das Licht wie eine Linse beeinflussen können – der sogenannte Gravitationslinseneffekt. Ein Weltraumteleskop könnte derart in einer Reihe mit dem anvisierten Exoplaneten und hinter der Sonne platziert werden, dass die Sonne selbst als eine solche Gravitationslinse wirkt.
„Im Gegensatz zu einem Vergrößerungsglas, das eine gewölbte Oberfläche besitzt, die das Licht beugt, wölbt eine Gravitationslinse die Raum-Zeit und ermöglicht es so, weit entfernte Objekte hinter der „Linse“ zwar zu einem Ring verzerrt, aber extrem vergrößert zu sehen”, erläutern die Forschenden. „Wir wollen nun Bilder von Planeten erstellen, die einen anderen Stern umkreisen, die zugleich aber ebenso gut sind wie Fotos von Planeten in unserem eigenen Sonnensystem. (…) Mit dieser Technologie könnten wir einen Planeten abbilden, der bis zu 100 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, dessen Foto aber eine vergleichbare Qualität und Wirkung hätte, die die Aufnahme unserer Erde durch Apollo 8.”
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Das Problem: Bislang fehlt uns noch die Raumfahrttechnologie, um ein solches Teleskop einsetzten zu können. „Dennoch ist es wichtig, das Konzept schon einmal auszuarbeiten und zu entwickeln“, so die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen.
Der Gravitationslinseneffekt selbst wurde erstmals 1919 während einer Sonnenfinsternis beobachtet, als Sterne plötzlich neben der Sonne erschienen, die dort eigentlich gar nicht sein sollten – ein eindrucksvoller Beweis dafür, dass Gravitation das Licht biegen kann und das Einsteins Relativitätstheorie richtig war.
Ein Planet, der von der Schwerkraft der Sonne zu einem Ring um sie herum verbogen werden würde, könnte mit Hilfe der von Macintosh und Kollegen erstellten Algorithmen wieder zu einem runden, kugelförmigen Planeten sozusagen zusammengestaucht werden.
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Um auf die gleiche Weise einen fernen Exoplaneten abbilden und rekonstruieren zu können, müsste das angedachte – etwa Hubble-große – Teleskop jedoch mindestens 14-mal so weit von der Sonne entfernt geparkt werden, die Pluto – also knapp außerhalb unseres eigenen Sonnensystems und weiter als jedes bislang von der Erde gestartete Raumschiff bislang gekommen ist. „Das klingt zwar viel, ist aber nur ein sehr kleiner Bruchteil der Distanz zu den abgebildeten Planeten. Das wissenschaftliche Potenzial wäre also enorm“, so Macintosh. “Unsere Sonne als Gravitationslinse würde uns ein völlig neues Fenster ins Universum eröffnen.”
Bis zum Einsatz eines solchen solaren Gravitationslinsenteleskop werden vermutlich aber noch mindestens 50 Jahre vergehen, vermuten selbst die Forschenden aus Stanford. „Vorallem brauchen wir schnellere Raumschiffe, da eine solche Reise bislang noch rund 100 Jahre dauern würde“, so die Überlegungen. „Mithilfe eines Sonnensegels und der Nutzung der Schwerkraft von Planeten (als sog. Gravitationsschleudern) könnte diese Reisezeit auf 20 bis 40 Jahre reduziert werden.”
Mit der direkten Abbildung von Oberflächenmerkmalen eines fernen Exoplaneten könnte dann vielleicht auch die große Frage beantwortet werden, ob es auf einer solchen Welt dann auch Leben gibt: „Wir könnten nach grünen oder blauen Flächen suchen, die Meeren und Wäldern entsprechen“, so Macintosh und verweist erneut abschließend auf das von seinem Team rekonstruierte Abbild unserer eigenen Erde.
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Recherchequelle: Stanford University
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