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Neue Planetensuche um Alpha Centauri

Weltraumteleskop mit diffraktiver Linse soll Schwerkrafttaumeln der Sterne detektieren

Alpha Centauri
So könnte das neue Toliman-Teleskop unser Nachbarsternsystem Alpha Centauri sehen – die diffraktive Linse zerlegt das Licht. © Peter Tuthill/ University of Sydney

Hat auch unser Nachbarsystem Alpha Centauri Planeten? Bisher sind die Antworten darauf widersprüchlich. Deshalb soll nun ein spezielles Weltraumteleskop nach Exoplaneten um den nur vier Lichtjahre entfernten Doppelstern fahnden. Das Diffraktions-Linsensystem des „Toliman“ getauften Teleskops soll dabei die winzigen Taumelbewegungen erfassen, die die Schwerkraft eines Planeten bei Sternen auslöst. Der Start ist für 2023 geplant.

Sie sind unsere nächsten stellaren Nachbarn: Der Rote Zwerg Proxima Centauri und die beiden sonnenähnlichen Sterne von Alpha Centauri liegen nur gut vier Lichtjahre von uns entfernt. Sie wären daher die vielversprechendsten und nächsten Ziele für eine künftige interstellare Mission. Um Proxima Centauri wurden zwar schon zwei Planeten entdeckt, diese werden aber von starken Strahlenausbrüchen ihres Sterns getroffen. Vielversprechendere Kandidaten für eine „zweite Erde“ wären daher Planeten um die ruhigeren Sterne von Alpha Centauri.

Alpha Centauri
Alpha Centauri in einer Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops. © NASA/ESA

Planetenfahnder „Toliman“

Doch trotz intensiver Suche sind Astronomen bei Alpha Centauri bislang nicht fündig geworden – zumindest nicht eindeutig. Denn ein eigens am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile installiertes Instrument hat kürzlich um Alpha Centauri A einen verdächtigen Wärmefleck im Infrarot entdeckt. Sollte dieses Signal von einem Planeten stammen, könnte er ungefähr neptungroß sein und knapp innerhalb der habitablen Zone des Sterns liegen.

Ob es sich wirklich um einen Planeten handelt und ob es vielleicht noch weitere planetare Trabanten um Alpha Centauri gibt, könnte in naher Zukunft die Toliman-Mission klären. Der Name Toliman steht zum einen für den arabischen Namen von Alpha Centauri, zum anderen ist er die Abkürzung für „Telescope for Orbit Locus Interferometric Monitoring of our Astronomical Neighbourhood“. Dabei handelt es sich um ein Weltraumteleskop, dessen Optik speziell für die Suche nach Planeten bei unseren Nachbarsternen ausgelegt ist.

Stellares „Taumeln“ als Indiz

„Die Toliman-Mission wird ein großer Schritt zur Klärung der Frage sein, ob es dort lebensfreundliche Planeten gibt“, sagt Pete Worden, Exekutivdiretor der Breakthrough Initiatives. Gemeinsam mit dem Jet Propulsion Laboratory der NASA, der University of Sydney und der Firma Saber Astronautics wollen sie das Weltraumteleskop Toliman schon 2023 in den Orbit bringen. „Unser Plan ist eine agile Low-Cost-Mission, die schon Mitte dieses Jahrzehnts erste Ergebnisse liefert“, sagt Peter Tuthill von der University of Sydney.

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Aufspüren soll Toliman die Exoplaneten nicht über die Transitmethode oder andere direkt oder im Infrarotbereich sichtbare Signale. Stattdessen wollen die Astronomen potenzielle Planeten um Alpha Centauri über ihre Schwerkraftwirkung finden. Die Anziehungskraft der Planeten verursacht winzige Unregelmäßigkeiten in der Rotation und Bewegung ihrer Zentralsterne, die im Lichtspektrum durch spektrale Verschiebungen erkennbar sein könnten.

Toliman
Geplanter Aufbau des Toliman-Teleskops und seiner Linse. © Peter Tuthill/ University of Sydney

Präziserer Blick dank diffraktiver Optik

Allerdings hat das Toliman-Telekop dabei eine Besonderheit: Um das subtile Taumeln der Sterne besser sichtbar zu machen, besitzt es eine diffraktive Linse – eine Linse mit einer geriffelten Feinstruktur, die das Licht auf spezielle Weise bricht und verstärkt – ähnlich den Fresnellinsen eines Leuchtturms. Eine solche Optik erzeugt zwar kein klares Abbild der Sterne, ist aber besonders dafür geeignet, Unregelmäßigkeiten in der Sternenbewegung zu zeigen, wie das Team erklärt.

„Das Signal, nach dem wir suchen, erfordert einen echten Sprung in Bezug auf die Präzision der Messungen“, sagt Pete Klupar, Chefingenieur von Breakthrough Watch. Das neue System soll, so hoffen die Astronomen, diese zusätzliche Auflösung bringen. „Keiner von uns unterschätzt die Herausforderung, aber unser innovatives Design beinhaltet einige Tricks“, sagt Tuthill. Nach Angaben der Forscher ist ihre Technologie besonders gut geeignet, um Exoplaneten in der habitablen Zone der Sterne aufzuspüren.

Nächstes Ziel für interstellare Missionen

„Unsere nächsten exoplanetaren Nachbarn zu kennen, ist extrem wichtig“, sagt Tuthill. „Denn diese Planeten sind diejenigen, bei denen wir die besten Chancen haben, Atmosphären zu finden und zu analysieren, die Oberflächenchemie zu erkunden und vielleicht sogar Biosignaturen von Leben zu entdecken.“ Klupar ergänzt: „Diese nahen Planeten werden auch die ersten Ziele sein, die die Menschheit bei ihren ersten Schritten in den interstellaren Rauma ansteuern wird.“

Die Breakthrough Initiative plant bereits, unbemannte Minisonden mithilfe von Lichtsegeln zu Alpha Centauri zu schicken. Dabei soll der Strahlungsdruck von Lasern für den nötigen Schub beim Start sorgen, den Rest übernimmt dann das Sonnenlicht. Erste Tests solcher Lichtsegel-Sonden im Erdorbit haben bereits stattgefunden.

Quelle: Breakthrough Initiatives, University of Sydney

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