Leiter Graphikabteilung, MPIA, und Redakteur, Sterne und Weltraum

Quetz, Axel M.
Axel M. Quetz
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Effizientere Suche nach Signalen außerirdischer Intelligenz

1. März 2016

Ein schmaler Himmelsstreifen bietet gute Chancen auf die Entdeckung der Erde durch mögliche außerirdische Astronomen. Nach deren Botschaften kann nun gezielt gesucht werden.

Sind wir allein im Universum? Um Antworten auf diese Frage zu finden, suchen Astronomen seit Jahrzehnten mit Hilfe verschiedener Methoden nach bewohnbaren Planeten sowie nach Signalen von Außerirdischen. Ein Teil dieser Suche war höchst erfolgreich: Mehr als 2000 Planeten um fremde Sterne – sogenannte Exoplaneten – sind mittlerweile bekannt. Der andere Teil, die Suche nach Botschaften fremder intelligenter Lebewesen, auch SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) genannt, war dagegen noch nicht von Erfolg gekrönt. Eventuell waren dabei bisher die Prioritäten nicht optimal gesetzt, meinen nun zwei Forscher, die derzeit am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen und am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg arbeiten. Sie schlagen vor, die Suche auf denjenigen Bereich des Himmels zu konzentrieren, in dem etwaige ferne Beobachter des Sonnensystems den jährlichen Durchgang der Erde vor der Sonne beobachten können.

Solche Beobachter könnten die Erde mit denselben Methoden entdeckt haben, die auch irdische Astronomen verwenden, um Exoplaneten zu finden und zu charakterisieren. Die Wahrscheinlichkeit, dass sie uns bereits gezielte Signale zur Kontaktaufnahme senden, sei in diesem Bereich des Himmels daher höher, so die Forscher. Außerdem lasse sich mit Hilfe dieser Strategie der zu durchsuchende Bereich auf zwei Tausendstel des gesamten Himmels einschränken, was  eine enorme Reduzierung der zu untersuchenden Datenmenge mit sich brächte.

Abb. 1: Kommt es zu einem Erdtransit vor der Sonne, blockiert die Erde einen Teil des Sonnenlichts. Mögliche Beobachter außerhalb des Sonnensystems könnten die dabei entstehende Verdunklung nutzen, um die Erde zu erforschen. Mit Hilfe dieser Transitmethode haben Erdastronomen bereits den Großteil der mehr als 2000 bereits bekannten Exoplaneten gefunden. Bild vergrößern
Abb. 1: Kommt es zu einem Erdtransit vor der Sonne, blockiert die Erde einen Teil des Sonnenlichts. Mögliche Beobachter außerhalb des Sonnensystems könnten die dabei entstehende Verdunklung nutzen, um die Erde zu erforschen. Mit Hilfe dieser Transitmethode haben Erdastronomen bereits den Großteil der mehr als 2000 bereits bekannten Exoplaneten gefunden. [weniger]

Zieht ein Planet zwischen seinem Stern und einem Beobachter vorbei, so kommt es zu einer vorübergehenden, minimalen Verdunkelung des Sterns. Dieser sogenannte Transit kann, je nach Größe des Planeten und Empfindlichkeit des verwendeten Instruments, messbar sein. In der Tat wurden die meisten der mehr als 2000 bisher bekannten Exoplaneten mit dieser Transitmethode entdeckt. Eine verwandte Methode, die Transitspektroskopie, wird Astronomen in Zukunft ermöglichen, die Atmosphären von Exoplaneten auf gasförmige Spuren von Leben zu untersuchen.

Die beiden Forscher vom MPI für Sonnensystemforschung und dem MPI für Astronomie stellen nun die umgekehrte Frage: Angenommen, außerirdische Beobachter nutzten den Erdtransit vor der Sonne zur Erforschung der Erde aus der Ferne, aus welchem Bereich am Himmel müssten sie das Sonnensystem dann sehen?  Die neue Studie berücksichtigt zum ersten Mal die nötige Dauer des Erdtransits  zur Erforschung unserer Atmosphäre. Denn nur während eines ausreichend lang andauernden Transits, so die Forscher, sei eine Charakterisierung unserer Atmosphäre – und somit die Entdeckung von Leben – möglich. Außerdem schätzen die Wissenschaftler mit Hilfe eines Modells unserer Milchstraße zum ersten Mal ab, wie viele Sterne über die wenigen uns bekannten hinaus tatsächlich in diesem Himmelsareal vorhanden sein müssten.

Im ersten Schritt identifizierten die Forscher jenen Teil des Himmels, von dem aus gesehen die Erdtransits weniger als einen halben Sonnenradius vom Zentrum der Sonne erscheinen. Die Planetensysteme, von denen aus sich dieser Anblick bietet, befinden sich  in einem schmalen Streifen am Himmel, der einer Projektion der scheinbaren Umlaufbahn unserer Sonne auf die Himmelssphäre entspricht. Die Größe dieses Streifens beträgt rund zwei Tausendstel des gesamten Himmels.

Abb. 2: Die Erde zieht auf ihrer jährlichen Bahn vor der Sonne vorbei, was sich von einem Streifen am Himmel aus beobachten lässt. Er ist in der Graphik als orangefarbenes Band eingezeichnet. Die Breite des Bands ist in der Graphik deutlich übertrieben, sie beträgt in Wirklichkeit nur etwas mehr als ein halbes Grad. Bild vergrößern
Abb. 2: Die Erde zieht auf ihrer jährlichen Bahn vor der Sonne vorbei, was sich von einem Streifen am Himmel aus beobachten lässt. Er ist in der Graphik als orangefarbenes Band eingezeichnet. Die Breite des Bands ist in der Graphik deutlich übertrieben, sie beträgt in Wirklichkeit nur etwas mehr als ein halbes Grad. [weniger]

„Der Knackpunkt dieser Strategie liegt darin, dass sie den Suchbereich auf einen sehr kleinen Teil des Himmels eingrenzt. So könnten wir bereits innerhalb der Zeitspanne eines Menschenlebens herausfinden, ob es außerirdische Astronomen gibt, die uns sehen können und die versuchen uns zu kontaktieren“, erklärt René Heller vom MPS.

Nicht jeder Stern sei aber als Heimat für eine fremde Zivilisation gleich gut geeignet. Denn je massereicher ein Stern ist, desto kürzer ist seine Lebensdauer. Eine lange Lebensdauer wird aber als Voraussetzung für die Entwicklung höheren Lebens erachtet. Die Forscher erstellten daher eine Liste von Sternen, die sich einerseits im richtigen Bereich des Himmels befinden und die andererseits auf Grund ihres langen Lebens besonders gute Aussichten auf Erfolg bieten. 82 Sterne, die diese Kriterien erfüllen, sind derzeit bekannt und sollten den Forschern zufolge bei zukünftigen SETI-Initiativen die höchste Priorität erhalten.

Allerdings kennen Astronomen bisher noch bei weitem nicht alle Sterne unserer Milchstraße. Je weiter ein Stern entfernt ist, desto schwächer erscheint uns sein Leuchten. Gerade die kleinen, besonders langlebigen Sterne sind auch extrem leuchtschwach. Um abzuschätzen, wie viele Sterne sich über die 82 bekannten hinaus tatsächlich im bevorzugten Bereich des Himmels befinden müssten, projizierten Heller und sein kanadischer Kollege Ralph Pudritz den betreffenden Himmelsbereich auf ein Modell für die Sterndichte unserer Galaxie. Das Ergebnis: etwa 100 000 Sterne in Sonnennähe könnten Planeten mit Bewohnern beherbergen, die uns entdeckt haben und versuchen, in Kontakt mit uns zu treten.

Ralph Pudritz: „Eine Anwendung unserer Arbeit ist bereits heutzutage möglich. SETI-Durchmusterungen mit hochempfindlichen Radioteleskopen, wie zum Beispiel die kürzlich vorgestellten ‚Breakthrough Listen Initiatives’, könnten unsere Methode in Kürze nutzen.“

Ein Teil dieser Planeten könnte sogar mit der für 2024 geplanten Weltraummission PLATO der ESA entdeckt werden, an der auch René Heller am MPS mitwirkt. PLATO wird die Transitmethode verwenden, um unter anderem erdähnliche Planeten um ferne Sonnen zu finden.

René Heller: „PLATO wird womöglich Transits von extrasolaren Planeten beobachten, von denen aus wiederum die Transits der Erde vor der Sonne sichtbar sind. Damit ergäbe sich die erstaunliche Möglichkeit, dass zwei weit voneinander entfernte intelligente Spezies ihre Planeten gegenseitig mit der Transitmethode erforschen könnten.

The research paper appears in the scientific journal “Astrobiology” and will be available online free of charge between March 1 und April 1, 2016:  http://online.liebertpub.com


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Abb. 1

Abb. 2

 
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