Donnerstag, 29. September 2022

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Teleskop mit Lichtschutzfaktor
Die Leuchtkraft ferner Sterne dimmen

Immer wieder klagen Astronomen darüber, dass das Licht ferner Sterne alles andere in ihrer Nähe überstrahlt. Das macht vor allem die Suche nach exosolaren Planeten schwierig. Denn die sind äußerst lichtschwach. Also warum nicht einfach das Sternenlicht abdecken?

Von Guido Meyer | 22.04.2014

    Der kugelförmige Sternhaufen NGC 6388, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop.
    Geblendet! Wissenschaftler entwickeln derzeit einen Sternenschild, der Weltraumteleskopen Schatten spenden soll - und damit freie Sicht. (NASA/ESA)
    Wenn eine helle Lichtquelle alles in ihrer Umgebung überstrahlt, ist es schwer, lichtschwache Objekte in ihrer Nähe wahrzunehmen. Astronomen auf der Suche nach Planeten, die ferne Sterne umkreisen, kamen deshalb schon vor Jahrzehnten auf die Idee, das Licht dieser Sterne auszublenden. Ihre Idee: Eine Scheibe vor dem Teleskop sollte für bessere Sicht sorgen. Doch so einfach ist das Ganze leider nicht.
    "Die Lichtwellen werden am Rand solch einer Scheibe gebeugt. Dadurch entsteht ein heller Kranz um die Scheibe, dessen Licht teils auf das Teleskop trifft. Wir wollen genau das Gegenteil: Wir wollen die Lichtstrahlen vom Teleskop weglenken."
    Der Ingenieur Stuart Shaklan tüftelt mit seiner Arbeitsgruppe am Jet Propulsion Laboratory im kalifornischen Pasadena an einem solchen "Starshade", einem Sternenschild, das Weltraumteleskopen Schatten spenden soll.
    "In den vergangenen zehn Jahren haben wir gelernt, dass wir diesen Schild anders bauen müssen. Er muss aus Sonnenblenden bestehen, deren Form Blütenblättern ähnelt. Diese lenken das Licht so ab, dass ein dunkler Schatten auf das Teleskop fällt. Das Teleskop liegt also in völliger Dunkelheit und kann so lichtschwache Objekte beobachten. Wir entwickeln derzeit erstmals einen solchen Sternenschild in Form einer Sonnenblume. Und wir hoffen, damit exosolare Planeten neben ihren Sternen erkennen zu können."
    Schild mit 40 Metern Durchmesser
    Ein solcher Schild in Sonnenblumenform soll sich im All fächerförmig entfalten. Sein Durchmesser liegt bei 40 Metern. In einer bestimmten Entfernung dann befindet sich das Weltraumteleskop, erklärt die Astrophysikerin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.
    "Befindet sich der Sternenschild zu nahe am Teleskop, deckt er auch das Licht der Planeten ab. Ist er zu weit entfernt, wird nicht genügend Sternenlicht geblockt."
    Ein Abstand zwischen 40.000 und 50.000 Kilometern zwischen Weltraumteleskop und Schutzschild wäre optimal. Beide Instrumente kommunizieren mittels Laserstrahl miteinander, um so ihre Positionen abzustimmen, die sie über Antriebsdüsen verändern können. Zum Einsatz kommen könnte entweder ein eigens zu diesem Zweck gebautes Weltraumteleskop oder eines der bereits im All befindlichen. Der Sternenschild selbst wird derzeit schrittweise entwickelt.
    "Im Gegensatz zu anderen Weltraumteleskopen können wir das gesamte System nicht auf dem Boden testen, schon wegen der riesigen Entfernung zwischen den beiden Bauteilen. Wir haben aber ein hundertmal kleineres Modell gebaut, das nur wenige Zentimeter misst. Optische Tests damit haben gezeigt, dass wir die Strahlung einer Lichtquelle so weit abblocken können, dass Objekte sichtbar werden, die zehn Milliarden Mal schwächer leuchten als diese Lichtquelle."
    Zum Nachweis lichtschwacher Exoplaneten würde das reichen. Auch das Entfalten der Sonnenblende ist bereits erprobt worden, und zwar mit einem Modell von zwölf Metern Durchmesser. Ein erstes "Blütenblatt" aus Graphit-Verbundwerkstoffen existiert ebenfalls schon, so Stuart Shaklan.
    "Wir haben gezeigt, dass – wenn alle 20 oder 30 Blätter eines solchen Schildes ähnlich genau geschliffen sind – wir erstmals erdähnliche Planeten bei anderen Sternen direkt abbilden könnten."
    Je nach Haushaltslage der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA soll frühestens 2017 mit dem Bau der ersten Flugversion begonnen werden, die dann fünf Jahre später starten könnte.