Tach zusammen, Jack Pop hier.
Wenn wir im Weltall nach Leben suchen, dann
halten wir zuallererst nach einer zweiten
Erde Ausschau. Das Problem: Auch unsere modernen
Teleskope zeigen uns ab einer gewissen Entfernung
nicht mehr als unscharfe Punkte. Es gibt aber
ein Werkzeug, mit dessen Hilfe wir ferne Planeten
scharf erkennen könnten, nämlich die Schwerkraft
der Sonne.
Das klingt total verrückt, ist aber tatsächlich
möglich. Denn mit Hilfe der Sonne könnten
wir soweit an ferner Planeten ran zoomen,
dass wir Ozeane, Kontinente und vielleicht
sogar außerirdisches Leben erkennen könnten.
Lange Zeit dachten wir, dass unser Sonnensystem
ein ziemlicher Einzelfall im Universum ist,
weil es bei uns Planeten gibt. Aber seit etwa
30 Jahren entdecken wir immer mehr fremde
Welten rund um andere Sterne. In der Astronomie
kennt man mittlerweile an die 4000 Exoplaneten.
Auf einigen davon könnte es tatsächlich
außerirdisches Leben geben, weil sie den
richtigen Abstand zu ihrem Stern haben. Dadurch,
dass es dort warm genug, dass es flüssiges
Wasser geben könnte, aber nicht zu heiß,
als dass dieses Wasser verdampfen würde.
Denn flüssiges Wasser gilt als zentrale Voraussetzung
für das Leben. Leider wissen wir, stand jetzt,
noch von keinem Planeten, ob er diese Voraussetzungen
überhaupt erfüllt. Denn Exoplaneten können
wir nur sehen, wenn sie riesig sind, was selten
der Fall ist und selbst dann sind die Bilder
immer noch super unscharf. Das heißt um wirklich
Kontinente, Ozeane oder andere Strukturen
erkennen zu können, brauchen wir viel höher
aufgelöste Bilder. Forschende von der NASA
haben deshalb einen ziemlich abgefahrenen
Plan: sie wollen ein Teleskop bauen, dass
die Schwerkraft der Sonne nutzt, um genau
solche Fotos zu bekommen. Albert Einstein
hat mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie
beschrieben, dass die Schwerkraft Raum und
Zeit verbiegt und damit eben auch dem Weg
von Lichtstrahlen. Besonders schwere Objekte
saugen Licht quasi ein bisschen an. Diesen
Effekt kennt Ihr vielleicht von der Darstellung
von Schwarzen Löchern, um die das Licht herumgebogen
wird oder von diesem witzigen Foto hier. Das
ist das sogenannte Hubble-Smiley. Da hat das
Hubble-Weltraumteleskop zwei massive Galaxien
fotografiert, die durch ihre Schwerkraft das
Licht von anderen Sternen zu einem Ring verbogen
haben. Dadurch konnte eben dieses Lächeln
im Universum festgehalten werden.
Wie aber können wir dieses verbogene Licht
jetzt nutzen, um Exoplaneten zu sehen? Wenn
wir uns noch mal anschauen, wie massereiche
Objekte das Licht ablenken, dann sehen wir,
dass sie die Lichtstrahlen wie eine Linse
bündeln. Und in dem Brennpunkt dieser Linse
entsteht dann eben ein scharfes Bild vom Ursprung
des Lichtes, also zum Beispiel von einem Exoplaneten,
der Licht reflektiert und auf eine Reise durchs
All geschickt hat. Und weil verschiedene Lichtstrahlen
mit verschiedenem Abstand zu einem Objekt
sich auch in verschiedenen Brennpunkten treffen,
ergibt sich daraus eine ganze Linie von Brennpunkten.
Und jeder einzelne davon liefert uns ein anderes
Bild des Exoplaneten. Die NASA-Astronomen
um Slava Turyshev haben sich jetzt folgendes
überlegt: Jeder schwere Körper kann mit
seiner Gravitation diesen Effekt erzeugen.
Und der massereichste Körper, den wir kennen,
ist unsere Sonne. Das heißt, wir könnten
doch einfach ein Weltraumteleskop an den Brennpunkt
schicken, in dem die Sonne das Licht bündelt,
das von fernen Planeten reflektiert wurde.
[Ja nice! Also nichts wie hin da, oder?]
So leicht ist es natürlich wie immer nicht,
es kommen hier einige Probleme ins Spiel.
Denn dieser Brennpunkt, beziehungsweise diese
ganze Linie von Brennpunkten, ist leider unglaublich
weit von uns entfernt. Das Team der NASA hat
deswegen erst mal eine Beispielrechnung gemacht,
um zu schauen, wie weit man so ein Teleskop
überhaupt rausschicken müsste. Sie haben
sich dafür einen hypothetischen Exoplaneten
mit einer Entfernung von „nur“ 100 Lichtjahren
ausgedacht. Und bei dieser Entfernung von
„nur“ 100 Lichtjahren wäre der Anfang
der Brennpunktlinie schon 550 Astronomische
Einheiten von der Sonne entfernt, also 550-mal,
der Abstand von der Erde zur Sonne. Insgesamt
sind das rund 82 Billionen Kilometer. Mal
zum Vergleich die Voyager 2, also das Raumschiff,
das bislang am weitesten im All gekommen ist
und seit fast 40 Jahren unterwegs ist, hat
gerade mal 100 Astronomische Einheiten zurückgelegt.
Also auch nicht mal 1/5tel des Weges, den
das Teleskop überwinden müsste. Um diese
unvorstellbare Distanz zu schaffen, haben
die NASA-Leute berechnet, dass das Teleskop
Raumschiff mit der rasenden Geschwindigkeit
von mindestens 25 Astronomischen Einheiten
pro Jahr unterwegs sein müsste. Und selbst
dann wäre es erst nach 20 Jahren am Ziel.
Also, das ist eine unglaublich lange Zeit.
Aber hey, es würde funktionieren.
Man kann Raumschiffe nämlich auf dieselbe
Art und Weise fortbewegen, wie das auch bei
Segelschiffen auf dem Wasser gemacht wird.
Also klar, im Weltall gibt es keinen Wind,
dafür aber eben Licht. So ein kleines Raumschiff
kann dann ein Segel, das aus so einer Art
verspiegelter Folie besteht, aufspannen und
immer wenn da ein Photon, also ein Lichtteilchen,
drauf trifft, dann gibt es einen kleinen Teil
seiner Bewegungsenergie an das Segel ab und
dadurch wird das Raumschiff nach vorne gedrückt.
Dass das tatsächlich funktioniert hat das
Mini-Raumschiff Light Sail 2 bewiesen. Das
haben Forschende 2019 in einer der vielen
Erdumlaufbahn gebracht und dort wurde es,
nur durch das Sonnenlicht, so stark beschleunigt,
dass es in einen höheren Orbit gekommen ist.
Aber das funktioniert nicht mit großen Raumschiffen.
Denn nur wenn die Masse klein genug ist, kann
durch Licht auch genug Beschleunigung aufgebaut
werden. Light Sail 2 zum Beispiel nutzt deshalb
einen Kleinsatelliten, der nicht viel Größer
als eine Packung Milch ist. Die Forschenden
der NASA wollen für das Teleskop deshalb
eine ganze Flotte von diesen kleinen Satelliten
losschicken, die sich am Zielort dann zu einem
großen Teleskop zusammenschließen.
[Ja nice! Also nichts wie hin da, oder?]
Moment, es gibt da noch eine andere Schwierigkeit.
Denn bei einem Exoplaneten von der Größe
der Erde wäre unsere Brennpunktlinie gerade
mal 1,3 Kilometer breit. Das heißt, die ganzen
kleinen Satelliten, die wir losschicken, müssten
in einer extrem weiten Entfernung von der
Erde präzise in einem sehr engen Zielgebiet
ankommen. Zum Glück gibt es noch jede Menge
Platz. In der 550fachen Entfernung Erde-Sonne
gibt es quasi nur leeren Raum. Da kann man
also mit nicht zusammen stoßen.
[Ja nice! Also nichts wie hin da, oder?]
Moment, wir müssen noch über Steuerung sprechen.
Denn eine Steuerung von der Erde, die können
wir gleich vergessen, weil Funksignale in
dieser Entfernung viel zu lange brauchen.
Die sind in eine Richtung sechs Tage lang
unterwegs. Das heißt, für jede Frage-Antwort-Kommunikation
mit dem Teleskop müssten wir zwölf Tage
einplanen. Und das ist viel zu lang. Eine
mögliche Lösung wäre hier also eine Navigation
durch künstliche Intelligenz. Die Satelliten
bräuchten Algorithmen, die ihre Ausrichtung
erkennen und bei Fehlern dann selbständig
korrigieren.
[Ja nice! Also nichts wie hin da, oder?]
Es gibt noch ein Problem. Die Sonne funktioniert
nämlich nicht exakt wie eine Linse, sondern
ihre Schwerkraft verbiegt das vorbeikommende
Licht zu einer Ringform, den sogenannten Einstein-Ring.
Das sind die, die wir vorhin auf dem Hubble
Bild gesehen haben. Das heißt diese vielen
kleinen Satelliten, die müssten das gebündelte
Licht dieser Einstein-Ringe Stück für Stück
einfangen und einen Computer müsse die Ring
Verzerrung dann am Ende wieder rausrechnen.
Am Ende setzen wir das Planeten Bild also
Pixel für Pixel zusammen und würden dabei
ein recht präzises Bild erhalten. Denn jedes
Pixel entspricht einem Ausschnitt von 10 mal
10 Kilometern Planetenoberfläche. Das wäre
ein so detailliertes Foto wie dieses hier
von unserer Erde.
[Ja nice! Also nichts wie hin da, oder?]
Wenn wir ganz ehrlich sind, gibt es da noch
eine ganze Reihe weiterer Hürden. Denn der
Exoplanet, der hält zum Beispiel nicht still,
also der bewegt sich weiter um seinen Stern,
und das müssen die Teleskope mit einberechnen
und entsprechend ihren Kurs korrigieren. Das
funktioniert aber mit dem Sonnensegel nicht,
weil da draußen nicht mehr genug Licht zum
Navigieren ankommt. Das heißt, die bräuchten
einen zusätzlichen Impulsantrieb. Das Sonnenlicht
an sich nervt aber trotzdem, weil es einfach
die Aufnahmen überstrahlt. Das heißt, wir
müssen das irgendwie ausblocken mit so einer
Art Filter. Solche Filter gibt es, die heißen
Koronagrafen. Wenn wir den auf die Teleskope
anbringen, dann erst können wir die Einstein-Ringe
erkennen und entsprechend auch Fotos von dem
Planeten machen. Ihr seht, wir stehen noch
ganz am Anfang und es gibt noch eine Menge
Dinge zu klären. Aufwendige Forschung ist
halt echt was für Geduldige. Aber wenn wir
diese Probleme lösen, dann können wir tatsächlich
rausfinden, ob es auf einem Exoplaneten Wolfen
gibt, grüne Kontinente, blau Meere und vielleicht
entdecken wir tatsächlich Spuren von fremdem
Zivilisationen; zum Beispiel, weil wir große
Gebäudekomplexe entdecken. Die NASA-Leute
halten auf jeden Fall an der Idee fest. Nicht
nur, weil ein solches Foto natürlich ein
Meilenstein der Astronomie wäre, sondern
weil innerhalb eines solchen Projektes natürlich
auch jegliche andere Forschung vorangetrieben
wird. Also Forschung zu künstlicher Intelligenz,
zur Technik von kleinen Satelliten oder zum
Segeln mit Licht.
Hey, was denkt ihr? Lohnt sich dieser immense
Aufwand für so ein Projekt oder haltet Ihr
das für völlig unrealistischen Quatsch.
Und was würdet Ihr Euch wünschen, auf so
einem Foto zu erkennen?
[Übelst krasse Alien-Dinos!]
Das ist eine Variante. Packt Eure Ideen doch
bitte in die Kommentare und Ihr wisst: Wir
lieben das Weltall genauso sehr wie Ihr. Deswegen
haben wir hier noch zwei weitere Videos für
Euch. Lasst bitte noch ein Abo da, wenn Ihr
das noch nicht gemacht habt, und drückt unsere
Glocke. Dann können wir uns nämlich nächste
Woche schon wieder sehen. Ich würde mich
freuen, bis dahin. Ciao Ciao.
