Eine Kamera für ferne Planeten

Die ESO, vertreten durch Generaldirektor Tim de Zeeuw, hat mit Breakthrough Initiatives in Vertretung durch Pete Worden, Vorsitzender der Breakthrough Prize Foundation und Geschäfts­führer von Breakthrough Initiatives, ein Abkommen unterzeichnet. Die Vereinbarung umfasst finanzielle Unterstützung für das Instrument VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-Infrared), das am Very Large Telescope (VLT) der ESO installiert ist. Durch eine Modifizierung soll die Leistungs­fähigkeit des Instruments deutlich verbessert werden, so dass es um Alpha Centauri, dem der Erde nächstgelegenen Sternsystem, nach potentiell bewohnbaren Planeten suchen kann. Das Abkommen sieht auch Beobachtungs­zeit am Teleskop für ein für 2019 geplantes umfangreiches Suchprogramm vor.

Die Entdeckung eines Planeten im Jahr 2016, Proxima b, um Proxima Centauri, dem dritten und licht­schwächsten Stern des Alpha-Centauri-Systems, verleiht der Suche zusätzlichen Auftrieb. Das größte Interesse des Breakthrough Starshot-Programms besteht darin, heraus­zufinden, wo sich die nächsten Exo­planeten befinden. Das Forschungs- und Entwicklungs­programm wurde im April 2016 gestartet und hat zum Ziel, die Machbarkeit von ultra­schnellen, licht­getriebenen „Nanocrafts“ zu belegen. Damit sollen die Voraus­setzungen für einen Start zum Alpha-Centauri-System innerhalb einer Generation geschaffen werden.

Der Nachweis eines bewohnbaren Planeten stellt für Wissenschaftler eine große Heraus­forderung dar, da in einem Planeten­system der Zentral­stern um einiges heller leuchtet als die von ihm angestrahlten Planeten. Eine Möglichkeit, dieses Problem teilweise zu umgehen, ist die Beobachtung im mittleren Infrarot-Wellenlängen­bereich. Da der Planet aufgrund seiner Eigen­wärme in diesem Wellen­längen­bereich um einiges heller leuchtet als im sichtbaren Licht, ist der Helligkeits­unterschied zwischen ihm und seinem Zentral­stern geringer. Aber selbst im mittleren Infrarot-Wellen­längen­bereich ist der Stern noch millionen­fach leucht­kräftiger als der Planet, den man entdecken möchte, weshalb technische Verfahren notwendig sind, um das Licht des Sterns auszublenden.

Sobald es technisch modifiziert ist und die Bild­qualität sich mit adaptiver Optik deutlich verbessert hat, wird das am VLT bereits vorhandene Infrarot-Instrument VISIR solche Beobachtungen möglich machen. Das Verfahren, dass das Licht vom Stern verringern und damit das Signal des potentiellen Gesteins­planeten sichtbar machen soll, bezeichnet man als Korona­graphie. Breakthrough Initiatives wird für einen Großteil der Entwicklungs­kosten sowie notwendige Technologien aufkommen, im Gegenzug stellt die ESO die benötigten Beobachtungs­möglichkeiten sowie Teleskop­zeit zur Verfügung.

Zur neuen Hardware gehört auch ein Instrumenten­modul, das beim Unternehmen Kampf Telescope Optics (KTO) in München in Auftrag gegeben wurde und den Wellen­front­sensor sowie neuartige Detektor-Kalibriervorrichtungen beinhaltet. Außerdem gibt es Pläne für einen neuen Korona­graphen, der in Zusammen­arbeit mit der Universität Liège in Belgien und der Universität Uppsala in Schweden entstehen soll.

Potentiell bewohnbare Planeten, die andere Sterne umkreisen, zu entdecken und zu untersuchen, wird eines der vorrangigen wissenschaftlichen Ziele des sich im Bau befindlichen European Extremely Large Telescope (E-ELT) sein. Obwohl das größere E-ELT unverzichtbar sein wird, um von Planeten in großer Entfernung in der Milchstraße Aufnahmen anfertigen zu können, reicht die Licht­sammel­leistung des VLT bereits aus, um einen Planeten um unseren nächsten Stern, Alpha Centauri, abzubilden.

Die Entwicklungen von VISIR werden auch für das zukünftige METIS-Instrument von Vorteil sein, das am E-ELT montiert werden soll, da das gewonnene Wissen und der Beweis der Umsetzbarkeit direkt übertragbar sein werden. Sollten solche Exoplaneten existieren, könnte die enorme Größe des E-ELT es METIS ermöglichen, Planeten von der Größe des Mars in einer Umlaufbahn um Alpha Centauri sowie andere potentiell bewohnbare Planeten um andere nahe Sterne zu entdecken und zu untersuchen.

MPIA / DE