Dyson-Sphären und Superzivilisationen im Fadenkreuz

Voreilige Propagandameldung

Obwohl hierbei Antennen "von nicht sonderlich guter Qualität" zum Einsatz kamen (so Frank Drake), waren sich Kardashev und sein Kollege Evgeny Sholomitsky nach der Observation sicher, Zeugen eines historischen Moments geworden zu sein. Schließlich beobachteten die beiden Forscher bei CTA-102 ein starkes Signal mit einer sehr breiten Ausdehnung des Spektrums. Da die Stärke des registrierten Signals langsam, aber stetig anstieg, "erweckte es den Anschein, als versuche es, auf sich aufmerksam zu machen."

Der grüne Pfeil zeigt auf CTA-102. Bild: Universität Heidelberg

Für einige Vertreter der kommunistischen Propaganda war dies Anlass genug, am 12. April 1965 über die Agentur TASS verlautbaren zu lassen, sowjetische Forscher hätten interstellare Signale aufgefangen, deren Ursprung intelligenter Natur sei. In Unkenntnis der neuesten Forschungsergebnisse über Quasare, die kurz zuvor vornehmlich amerikanische Wissenschaftler erarbeitet hatten, beraumten sie über die Köpfe von Kardashev und Sholomitsky hinweg zwei Tage später eine große Pressekonferenz an, auf der das Duo den erstaunten Journalisten und der Weltöffentlichkeit freudig von den so signalfreudigen Superzivilisationen Bericht erstattete.

Zwei sehr starke Radioquellen, zwei miteinander verschmelzende Quasare - 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernt. Heute würde kein SETI-Forscher mehr diese so schnell mit einer künstlichen Radioquelle verwechseln. Bild: X-ray: NASA/CXC/SAO/P. Green et al. Optical: Carnegie Obs./Magellan/W. Baade Telescope/J.S. Mulchaey et al.

Doch wie bei vorschnell publizierten Verlautbarungen dieser Art häufig, bestätigte sich die hastig breitgetretene Sensationsmeldung nicht. Bereits im November 1964 hatten zwei US-Astronomen die Radioquelle CTA-102 als waschechten Quasar mit einer starken Rotverschiebung identifiziert. Nach einer mehrmonatigen heftigen amerikanisch-sowjetischen Kontroverse über die Echtheit der extraterrestrischen künstlichen Quelle nahmen selbst die beiden sowjetischen Astronomen Abschied von ihrem so verheißungsvollen Kandidaten.

Inflation der Dyson-Sphären

Auch wenn Freeman Dyson selbst über seine fiktive Konstruktion nicht allzu viele Worte verlor und seinen Artikel im "Nature" später fast schon entschuldigend als "Witz" zu relativieren versuchte (Anm. des Autors: Wissenschaftler leisten sich im Allgemeinen in "Nature" selten den Luxus, aus Jux und Tollerei einen witzigen Beitrag zu publizieren), durchlebte seine Sphäre selbst eine Evolution.

Heute stehen sich drei verschiedene, mit einander konkurrierende Grundmodelle gegenüber, von denen wiederum alle möglichen Varianten, Formen, Größen und Klassen herumgeistern. Einige davon haben renommierte Science-Fiction-Autoren in der Gegenwart aufgegriffen und schriftstellerisch zu Leben erweckt haben, wie etwa Larry Niven ("Ringwelt") oder Stephen Baxter. Andere bevölkern schon seit vielen Jahren das Perryversum und den Star-Trek-Kosmos.

Eine, die ganz nach dem Gusto Dysons sein könnte, ist das Schwarm-Modell, dem zufolge eine hohe Anzahl unabhängig operierender Solarkollektoren mit oder ohne Habitate den Heimatstern in einer fixen Umlaufbahn umkreisen. Bei der populären Schalen-Konstruktion hingegen ummantelt die Dyson-Sphäre die Muttersonne komplett, wohin gegen eine Dyson-Blase sehr massearm ist und seine Stabilität dem solaren Strahlungsdruck dem Sonnenwind verdankt.

Die Suche

Ob nun eine durchgängige Schale, ein Ring oder zahllose kugelförmige, zu einem Schwarm angeordnete Einzelobjekte einen Stern umschließen - unabhängig davon, welches Modell Astronomen, Exobiologen und SETI-Forscher mithin favorisieren - alle Entwürfe profitieren von einer Gemeinsamkeit: Die von ihnen emittierte als Abfallprodukt starke Infrarotstrahlung vermögen heutige Spezialteleskope leicht einzufangen, sofern der verdächtige Stern nicht unbedingt am anderen Ende des Spiralarms unserer Galaxie beheimatet ist.

Künstlerporträt von IRAS, der 1983 genau 10 Monate lang in 900 Kilometer Höhe Daten sammelte. Bild: NASA

So mag daher nur konsequent gewesen sein, dass einige Wissenschaftlerteam von 1975 bis zum Jahr 2000 den Himmel immerhin acht Mal nach Dysons Fantasiegebilden durchforstet haben. Zwar nur sporadisch und in zeitlicher Hinsicht bestenfalls flüchtig, dafür aber immerfort mit unerschütterlichem Optimismus.

Einerseits währten sieben der acht aktiven Observationen insgesamt nur 206 Stunden, andererseits konnten viele SETI-Wissenschaftler bereits auf bestehendes Datenmaterial zurückgreifen, das der Infrarotsatellit IRAS (Infrared Astronomical Satellite) () bereits 1983 gesammelt hatte.

So auch die Forschergruppe um Jill Tarter, der Grande Dame der SETI-Forschung. Ihr Team nahm 1995 die kostbare Beobachtungszeit des australischen Parkes-Observatoriums und die zwei weiterer Teleskope in Anspruch, um vier potenzielle Dyson Sphären näher zu untersuchen. Ausgehend von den vorliegenden IRAS-Daten wählten Tarter & Co. vier Zielobjekte aus, die ihnen verdächtig vorkamen, da sie Temperaturen zwischen 300 und 500 Kelvin aufwiesen. Auf einer Frequenz von 1200 bis 3000 Megahertz scannten sie den Radiobereich insgesamt (nur) 48 Stunden ab - ohne den geringsten Hinweis auf eine wie auch immer geartete Radiostrahlung hochtechnologischer Provenienz.

Tarter und ihr Team nutzten 1995 auch das 450 Kilometer nordwestlich von Sydney gelegene 22-Meter-Radioteleskop Mopra. Bild: CSIRO Australia

15 Jahre zuvor musste sich Fred Witteborn vom NASA Ames Research Center in Kalifornien noch mit einem im Durchmesser 1,5 Meter großen optischen Fernrohr begnügen, um überschüssige Infrarotstrahlung ausfindig zu machen. Während seiner 50-stündigen Spurensuche visierte er mit seinem Teleskop 20 sonnenähnliche Sterne an, ohne dabei einen indirekten Hinweis auf etwas Artifizielles zu finden.

Im Gegensatz zu Tarter, die ihr Augenmerk auf klassische Dyson-Sphären richtete, die den angezapften Heimatstern ganz ummanteln, fokussierten sich die japanischen Astronomen Jun Jugaku und Shiro Nishimura (Tokai University) 2002 auf partielle Dyson-Objekte, also auf nicht vollendete oder den Stern nur teilweise umschließende Dyson-Sphären, wie etwa dem ringartigen Objekt à la Larry Niven.

Zu diesem Zweck richteten sie ihr japanisches 1,26 Meter-Infrarotteleskop auf ausgewählte Sterne, verglichen die Daten und studierten parallel dazu einen bereits 1970 angefertigten Stern-Katalog (Woolley), der 1744 Sternsysteme in einem Radius bis zu 25 Parsec auflistet. Dabei stießen sie auf 887 Sterne vom Spektraltyp F, G und K der Leuchtklasse IV, V und VI.

Hubble-Aufnahme vom Stern Formalhaut, der von einem dichten Staubring umgeben ist. Seine Emissionen entsprächen denen, die eine Dyson-Sphäre generieren würde. Bild: NASA, ESA, P. Kalas and J. Graham (University of California, Berkeley) and M. Clampin (NASA/GSFC)

Da 458 davon auch in dem IRAS Point Source Catalog (1988) aufgeführt waren, nahmen Jugaku und Nishimura diese nochmals näher unter die Lupe, bis am Ende 384 sonnenähnliche Sterne als potenzielle Ziele für die SETA-Suche feststanden. Als das Duo die Daten überprüfte, gingen sie von folgender Prämisse aus:

Selbst wenn nur 10 hoch minus zwei der Strahlungsenergie des Zentralsterns, verursacht von einer partiellen Dyson-Sphäre bei ungefähr 300 Kelvin, in thermische Strahlung umgewandelt wird, lässt sich diese mit der gegenwärtig zur Verfügung stehenden Infrarot-Photometrie leicht entdecken.

Doch auch dieser Studie war ebenso wenig Erfolg beschieden wie jener, die Charles Conroy und Dan Werthimer ein Jahr später und A. Globus kurz darauf in Angriff genommen hatten. Beide Teams jagten derart erfolglos nach partiellen Dyson-Sphären, dass sie davon Abstand nahmen, ihre kargen Ergebnisse in einem einschlägigen Fachblatt zu publizieren. Summa summarum fahndeten in der letzten Dekade (mindestens) fünf Teams vergeblich nach partiellen Dyson-Objekten.

Drei Treffer ohne Wert

Weitaus publikationsfreudiger war hingegen Richard A. Carrigan, Jr., seines Zeichens Teilchenphysiker vom Fermi National Accelerator Laboratory (USA/Fermilab). In einer großangelegten Studie zog Carrigan die Archivdaten des Infrarot-Satelliten IRAS heran, der 1983 knapp 250.000 Infrarotquellen lokalisiert und dabei 96 Prozent des Himmels abgedeckt hatte.

Auch für SETA-Begeisterte inzwischen ein Hoffnungsträger: das James-Webb-Space-Telecope, das frühestens in sechs Jahren starten soll. Bild: NASA

Schwerpunktmäßig richtete Carrigan dabei seine Aufmerksamkeit auf den Calgary-Atlas, den eine Forschergruppe aus dem gleichnamigen Calgary in Kanada Ende der 1990er Jahre angefertigt hatte und in dem 11.224 leuchtstarke Infrarotquellen verzeichnet sind. Das fragliche Archivmaterial basiert auf Daten, die der sondeneigene "Low Resolution Spectrometer" (LRS) des IRAS-Satelliten 1983 gesammelt hatte. Bei der Analyse des vorliegenden Materials fokussierte sich Carrigan sowohl auf partielle als auch auf vollständige Dyson-Sphären. Wissend, dass die Sensibilität des LRS-Instrument groß genug war, Dyson-Sphären mit der Leuchtkraft unserer Sonne innerhalb eines Radius von 300 Parsec zu finden, machte sich der beflissene Astronom ans Werk. Sein Credo war zugleich Programm:

Eine ideales Instrument zum Aufspüren von Dyson-Sphären würde empfindlich genug sein, um einerseits Temperaturen zwischen zirka 100 und 600 Kelvin zu registrieren, andererseits um Wellenlängen von 3 bis 100 Mikrometer abzudecken.

Trotz des geringen Durchmessers des 60-Zentimeter-Primärspiegels der IRAS-Forschungsteleskops und ungeachtet der Tatsache, dass die Messergebnisse der Sonde mit einer vergleichsweise veralteten Technik aufgezeichnet wurden, sind die gespeicherten Bit und Bytes des IRAS-Satelliten für die Suche nach Dyson-Sphären für Carrigan bis heute einmalig.

Das Datenmaterial des IRAS-Satelliten ist zurzeit die beste zur Verfügung stehende Quelle, um solche Objekte ausfindig zu machen. IRAS wurde konstruiert, um Staub um Sterne zu analysieren.

Hierbei seien eben aber Staubringe oder Staubwolken das große Problem, die sich oft um Sterne bilden. Diese von Dyson-Sphären zu unterscheiden sei eine große Herausforderung, weil beide im Infrarotlicht ähnliche Muster aufweisen. Dies gälte im Besonderen für Kohlenstoff-Sterne.

Der Rote Riesenstern T Leporis im Sternbild Hase. Die Struktur, die den Stern umgibt, könnte man mit sehr viel Fantasie als riesige Dyson-Sphäre charakterisieren. In Wahrheit handelt es sich bei dem ringartigen Gebilde um eine Staub- und Molekülwolke, die aus mehreren atmosphärischen stellaren Schichten besteht. Das Bild wurde von dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile im nahen Infrarot aufgenommen. Bild: ESO/J.-B. Le Bouquin et al.

Somit überrascht es kaum, dass Carrigan bei der Datenauswertung einem selbst auferlegten strengen Ausleseverfahren folgte und alle potentiellen verdächtigen Emissionsmuster sezierte und nochmals sezierte, bis am Ende nur noch drei suspekte Kandidaten übrig blieben, von denen bis heute keiner genau weiß, ob es sich hierbei um artifizielle Strukturen oder schlichtweg um staubige Sterne handelt, wobei Letzteres wohl eher wahrscheinlicher ist. "Kandidaten für Dyson-Sphären sind eben sehr rar", lautet Carrigans lapidares Fazit.

Wie dem auch sei - erst in einigen Jahren, wenn bessere Infrarot-Weltraumteleskope auf Mission gehen, wie etwa das James-Webb-Teleskop 2018, könnte die SETA-Wahrheit ans Licht kommen, sofern es wirklich so etwas wie extraterrestrische Dyson-Sphären gibt, die vorerst nur ein Konstrukt menschlicher Fantasie sind, die gleichwohl Artefakte sein könnten, die die Zeiten überdauern.

• Anleitung zum Bau einer Dyson-Sphäre
• Weitere SETA-Observationen nach Dyson-Sphären

Zwei empfehlenswerte Papers:
• Jugaku, Jun/Nishimura, Shiro: A search for Dyson spheres around late-type stars in the solarneighborhood II
• R. Carrigan: The IRAS-based Whole-Sky Upper Limit on Dyson Spheres, Astrophysical Journal 698 2075-2086 (2009)

Teil 5 der SETA-Serie: "Superzivilisationen vom Typ III im Fadenkreuz: Von Astro-Magiern und Wurmloch-Manipulatoren"

(Harald Zaun)

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