Exobiologischer Phoenix aus der Asche

Das von der ESA 2003 gestrichene Weltraumteleskop Eddington hat nun doch wieder beste Chancen, ab 2008 nach bewohnbaren Exoplaneten zu suchen

Die Jagd nach extrasolaren Planeten geht in ihre nächste Phase. Noch in dieser Dekade starten einige hochsensible Weltraumteleskope ins All. Das Ziel, das sie vor ihren Sensoren haben, könnte spektakulärer nicht sein. Erstmals sollen bewohnbare erdähnliche Planeten aufgespürt werden, auf denen Leben existieren könnte. Hierbei sollte die ESA-Mission Eddington eine tragende Rolle spielen. Doch im November des letzten Jahres wurde das Weltraumobservatorium aus Kostengründen gestrichen. Jetzt steht Eddington auf der ESA-Warteliste auf Platz eins. Wie das englische Wissenschaftsmagazin "Nature" berichtet, ist alles nur noch eine Frage des Geldes. Erhält die ESA demnächst die nötige Finanzspritze, erwacht der tot geglaubte Patient zu neuem Leben.

Sage und schreibe 122 Exoplaneten, die in 107 Sonnensystemen beheimatet sind, haben die emsigen Planetendetektive binnen neun Jahren mit ihren erdgebundenen und orbitalen Lupen ausfindig gemacht; 122 extrasolare Planeten, die inzwischen bestätigt und katalogisiert sind. Und Dutzende andere längst lokalisierte Kandidaten warten nur noch darauf, als Sterntrabanten überführt zu werden.

Auf Saturn-Niveau

Bisher spürten die Planetenjäger die fernen Welten größtenteils mittels der altbewährten und effektiven Radialgeschwindigkeits-Technik auf, bei der die Gravitationskraft der Planeten und das daraus resultierende taumelartige Wackeln des Zentralsterns metergenau gemessen wird. Umkreist ein Planet einen Stern, bewegen sich beide, den Gesetzen der Gravitation folgend, um den gemeinsamen Schwerpunkt. Dieser rhythmische Tanz lässt sich anhand der stellaren Geschwindigkeitsänderungen feststellen. Driftet die ferne Exosonne minimal auf die Erde zu, dann erscheint ihr Licht zum blauen Ende des optischen Spektrums verschoben, im umgekehrten Fall zum roten Ende. Eben dieses periodische stellare Wackeln deutet stark auf die Anwesenheit eines Planeten hin, der den anvisierten Stern umkreist.

Eddingtons Hauptauftrag besteht in der Detektion erdähnlicher Exoplaneten und deren Monde (Bild: ESA)

Basierend auf diesem Prinzip entdeckten die Planetenjäger bis dato zwar größtenteils nur sehr massereiche Very Hot Jupiters, von denen die kleinsten in punkto Masse auf Saturn-Niveau anzusiedeln sind. Da jedoch die Beobachtungsinstrumente und die Mess- und Observationsmethoden immer präziser und feinfühliger werden, ist es wohl nur noch eine Frage der Zeit, bis der erste erdähnliche Planet im Fangnetz der Planetenjäger zappelt.

Transit-Überwachung

Dieser Trend spiegelt sich am deutlichsten in der so genannten Transit-Technik wider, dessen Grundprinzip ebenso einfach wie genial ist. Denn bei dieser Methode werden die Helligkeitsschwankungen eines Sternes gemessen, die hervorgerufen werden, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht. Steht der Sterntrabant zwischen Teleskop und extrasolarer Sonne, wird das Licht, das der Heimatstern aussendet, geringfügig abgeschwächt, ist aber immer noch stark genug, um den unsichtbaren Planeten indirekt sichtbar zu machen.

Es liegt in der Natur der Sache, dass bei diesem Prozedere alles perfekt aufeinander abgestimmt sein muss. Denn die Jagd nach extrasolaren Planeten via Transit gleicht einer Suche nach der Nadel in einem Heuhaufen, der selbst nur aus Nadeln besteht, weil das von dem Zentralgestirn ausgestrahlte Licht so ziemlich jedes Photon überstrahlt, das der Exoplanet zu reflektieren vermag.

Exosolare Helligkeitsschwankungen erfassen

Wie geringfügig dabei die Intensität der Lichtabschwächung tatsächlich ist, die der an seinem Heimatstern vorbeiziehende Sterntrabant verursacht, zeigte sich am 8. Juni dieses Jahres beim Venus-Transit. Als die Nummer zwei im Solarsystem für knapp sechs Stunden als dunkler Fleck (Der Pickel auf der Sonne) vor der Sonnenscheibe entlang zog, schwächte sich das Licht der Sonne ab, wenngleich auch nur um ein Tausendstel. Bei extrasolaren Planeten, die von der Erde Hunderte von Lichtjahren entfernt sind, sind solcherlei Lichtfluktuationen derart minimal, dass sie nur von extrem sensiblen Weltraumobservatorien detektiert werden können. Abseits der störenden irdischen Atmosphäre lassen sich kleinste exosolare Helligkeitsschwankungen und das Licht ferner Sonnen eben präziser analysieren.

Wie ein Phoenix aus der Asche erhob sich die von der ESA längst abgeschriebene Mission Eddington (Bild: ESA)

Eine Forschungssonde, die dies sicherlich mit Bravour meistern würde, wenn man sie denn nur ließe, ist der europäische Satellit Eddington, dessen Bau bereits im Jahr 2002 von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA genehmigt wurde. Er hätte als erste Mission im Rahmen des "Cosmic Vision Program" Anfang 2008 ins All eintauchen können, um den erdnahen stellaren Raum nach bewohnbaren Planeten zu durchforsten. Doch im Zuge der angespannten Haushaltslage und der sich abzeichnenden höheren Entwicklungskosten strich der Ausschuss der ESA für das Wissenschaftliche Programm (SPC) in seiner 105. Sitzung am 5./6. November 2003 zum Entsetzen der Exobiologen die Mission vollends.

Jenseits der Mondbahn

Dank des spektakulären Venus-Transits sieht es jetzt aber einer Meldung des Wissenschaftsmagazin "Nature" (Nature 429, 17. Juni 2004) zufolge ganz danach aus, als rücke die ESA von ihrem damaligen überstürzten Entschluss, Eddington zu opfern, wieder ab. Denn just an dem selben Tag, als sich die Venus als kleiner schwarzer Punkt vor die Sonne schob, traf sich das "Space Science Advisory Committee" (SSAC) der ESA zu einer außerordentlichen Sitzung und fällte einen überraschenden Beschluss. Auf Anraten mehrerer Kommissionen kamen die ESA-Funktionäre überein, dem Eddington-Projekt ab sofort wieder Vorrang einzuräumen. "Die SSAC befürwortet und unterstützt das Eddington-Projekt sehr" sagt Giovanni Bignami, der Vorsitzende des Komitees und Direktor der CESR des Labors auf Astrophysik in Toulouse, France. "Es hat für uns oberste Priorität."

Eddington wird am Lagrange Punkt L2, 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, Stellung beziehen (Bild: ESA)

Inzwischen hat sich Eddington auf Platz eins in der Liste der noch nicht subventionierten, aber vielversprechenden Wissenschaftsmissionen der ESA vorgearbeitet. So gesehen sind die Chancen nicht schlecht, dass die Sonde tatsächlich in fünf bis sechs Jahren ihren Jungfernflug feiert und dabei nicht nur nach erdähnlichen und eventuell sogar bewohnten Exoplaneten Ausschau hält, sondern auch nach Monden, die solche Welten begleiten. Bei alledem soll das Observatorium auch in die Fußstapfen der Sonnenforschungsmission SOHO der ESA und der NASA treten und mit Hilfe der Astroseismologie Sterne "von innen" erkunden.

Operieren wird das Astro-Fernrohr am so genannten Lagrange-Punkt L 2 – 1,5 Millionen Kilometer entfernt auf einer Erdumlaufbahn, wo sich die Gravitationskräfte derart die Waage halten, dass ein Raumschiff im Raum quasi still steht. Von einer Position aus und ungestört von terrestrischen Emissionen kann das Herzstück der Sonde, ein Präzisions-Photometer, seine Fühler nach fernen Photonen ausstrecken, die von fremden Welten stammen.

500.000 Sterne im Fokus

Dabei soll das 210-Millionen Euro-Projekt 500.000 Sterne fünf Jahre lang überwachen und minimalste Helligkeitsänderungen registrieren. Sobald ein unsichtbarer Himmelskörper – Exoplanet oder Mond – vor seinem Heimatstern entlang zieht und dabei einen Teil des Sternenlichts schluckt, tritt der sondeneigene hochsensible Photometer in Aktion, dem keine Helligkeitsschwankung verborgen bleibt. Dank seiner Lichtempfindlichkeit wäre der 1,2 Meter große künstliche Trabant theoretisch in der Lage, bei einem Schwarm von 20.000 Glühwürmchen sogar noch das Verlöschen eines einzigen Glühwürmchens in einer Entfernung von mehreren Lichtjahren festzustellen. Selbst eine Lichtfluktuation, wie sie eine tausendmal kleinere Venus erzeugt hätte, wäre Eddington nicht entgangen.

Mit den anfallenden Daten können die Astronomen die Umlaufbahnen und die Größe von Sternenbegleitern ermitteln. Eine solche Intensivbeobachtung würde auch einiges über die Entwicklung von Sternen etc. verraten, wie der Astronom Ian Roxburgh von der Queen Mary-Universität in London, der zugleich der Projektkoordinator des Eddington-Design-Team ist, gegenüber "Nature" erklärte. "Das Studium von jüngeren und älteren Sternen hilft uns dabei, Näheres über unsere Sonne zu erfahren".

Die Chancen, dass das vielversprechende Unternehmen hoffentlich bald Konturen annehmen wird, sind so schlecht nicht. Alles ist nur eine Frage des Geldes, wie Roxburgh gesteht. "Falls die ESA Geld erhält, hat Eddington unbedingten Vorrang". Verinnerlicht hat diese Maxime vor allem Jean-Jacques Dordain, seines Zeichens Generaldirektor der ESA. Er versucht zur Zeit händeringend, die ESA-Mitgliedsländer zu einer gemeinsamen Finanzspritze von 700 Millionen Euro zu bewegen. Ein Teil davon soll dem abgeschriebenen Patienten Eddington zugeführt werden, damit dieser so schnell wie möglich wieder auf die Beine kommt. (Harald Zaun)

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