Die X-Akten der Astronomie: Auf der Suche nach Dyson-Sphären

Wenn es um die Suche nach außerirdischer Intelligenz geht, kommt die Rede immer wieder auf Dyson-Sphären. Astronomen haben die Suche längst aufgenommen.

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Von
  • Alderamin
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Dank immer besserer Technik, innovativen Ansätzen und internationaler Kooperation erlebt die Astronomie eine Blüte. Doch während viele Beobachtungen dabei helfen, Theorien zu verfeinern oder auszusortieren, gibt es auch immer wieder Entdeckungen, die einfach nicht zu passen scheinen. Mysteriöse Signale, mutmaßliche Verstöße gegen Naturgesetze und – noch – nicht zu erklärende Phänomene. In der Öffentlichkeit wird dann gerne darüber diskutiert, ob es sich um Spuren außerirdischer Intelligenz handelt, Wissenschaftler wissen, dass es am Ende fast immer eine natürliche Erklärung gibt. Aber überall wird die Fantasie angeregt.

In einer Artikelserie auf heise online werden wir in den kommenden Wochen einige solcher astronomischen Anomalien aus einer jüngst vorgestellten Sammlung vorstellen und erklären, warum alle Erklärungsversuche bislang an ihnen scheitern.

Sie sind uns schon bei den "verschwunden Sternen" begegnet, aber es gibt noch weitere Arbeiten, die sich mit der Suche nach Dyson-Sphären beschäftigt haben und dabei auf andere, durchaus interessante Methoden zurückgriffen. Die Arbeiten sind spannend, ganz unabhängig davon, was man von Dyson-Sphären hält. Einige der Objekte sind im Breakthrough-Listen-Katalog als Anomalien aufgeführt. Schauen wir uns drei davon heute einmal an.

Die X-Akten der Astronomie

Dyson-Sphären sind eine Idee des am 28. Februar dieses Jahres verstorbenen englischen Physikers und Mathematikers Freeman Dyson. Er war ein durchaus ernst zu nehmender Wissenschaftler, der unter anderem an der Entwicklung der Quantenelektrodynamik (QED) mitgearbeitet hatte. Durch den Beweis der Äquivalenz der heute zum Standardrepertoire der Physiker gehörenden Feynman-Diagramme und einer in den 1940er Jahren entwickelten mathematischen Formulierung der QED, verhalf er diesen zum Durchbruch. Später arbeitete er am Orion-Projekt mit, einer Studie eines Raumschiffs, das mit explodierenden Atomladungen vorwärts getrieben werden sollte. Das Projekt wurde mit dem im Weltraumvertrag festgehaltenen Verbot von Nukleartests im Weltall eingestellt.

Einer größeren Öffentlichkeit bekannt wurde Dyson jedoch durch die nach ihm benannten Dyson-Sphären. Dyson schlug 1960 vor, dass hinreichend fortgeschrittene Zivilisationen, deren Energieverbrauch die auf einem Planeten verfügbaren Ressourcen überschritten, die gesamte Energie ihres Sterns nutzen könnten. Dazu könnten sie ihn in eine feste oder aus einem Schwarm von ihn umkreisenden Satelliten bestehende Sphäre einhüllten, an deren Innenseiten nahezu seine gesamte Strahlung aufgefangen würde. Notwendigerweise müsste die genutzte Energie wieder als Wärme an der Außenseite abgeführt werden, damit das Innere der Sphäre nicht immer heißer würde.

Die Dyson-Sphäre würde also im thermischen Gleichgewicht an der Außenseite genau so viel Leistung abstrahlen, wie der von ihr umhüllte Stern lieferte, jedoch ausschließlich (oder bei einem Dyson-Schwarm überwiegend) als Wärmestrahlung. So ein Objekt wäre für Astronomen leicht nachzuweisen, denn ein so großer Wärmestrom wäre nur einem echten Stern mit Fusion im Kern möglich, aber ein solcher strahlt normalerweise den größten Teil seiner Leistung im sichtbaren Licht aus. Man müsste also nur nach anormal leuchtstarken Infrarotquellen suchen.

Zwei der im Katalog von Breakthrough Listen gelisteten Sterne sind IRAS 16406-1406 und IRAS 20369+5131. Die kryptischen Namen weisen darauf hin, dass die Objekte vom Infrarot-Weltraumteleskop IRAS (Infrared Astronomical Satellite) katalogisiert wurden, und die Zahlen stehen für die Himmelskoordinaten. IRAS nahm im Jahr 1983 den gesamten Himmel im Infrarotlicht bei Wellenlängen zwischen 12 und 100 µm (Mikrometer = 1/1000 Millimeter) und einige tausend Spektren zwischen 8 und 23 µm auf. Das ist nur mit einem Helium-gekühlten Teleskop vom Weltraum aus möglich ist, weil die Erdatmosphäre bei diesen Wellenlängen selbst kräftig strahlt. Der IRAS-Katalog umfasst 300.000 Objekte.

IRAS 20369+5131 (Bildmitte, rötlich) auf einer Aufnahme der 2-Mikrometer-Infrarot-Durchmusterung 2MASS.

(Bild: AladinLite/2MASS, Universität Straßburg, gemeinfrei)

Eine Recherche nach Referenzen zu den oben genannten Sternen führt auf eine Arbeit von Richard A. Carrigan aus dem Jahr 2007, der den IRAS-Katalog nach potenziellen Dyson-Sphären-Sternen abklopfen wollte. Carrigan ging bei seiner Suche vom Calgary-Atlas aus, eine von einer Arbeitsgruppe an der Universität Calgary veröffentliche Zusammenstellung derjenigen 11.224 IRAS-Objekte, für die IRAS Spektren aufgenommen hatte. Carrigan beschränkte die Objekte von Interesse auf den Temperaturbereich zwischen 100 K (ca. -170 °C) und 600 K (ca. 330 °C). Dyson selbst hatte einen engeren Bereich vorgeschlagen, weil er annahm, die Sphäre wäre in der habitablen Zone angesiedelt, wo die Temperatur des Sterns flüssiges Wasser erlaubt, aber Carrigan hielt es für sinnvoll, den Bereich auf solche Temperaturen zu erweitern, unter denen Maschinen und Elektronik noch funktionieren könnten. So verblieben 6521 Quellen.