Mysterien sind sie, ferne Planeten, die durch die tiefe Dunkelheit des Kosmos dümpeln, ganze Welten, die in der Anziehungskraft eines anderen Sterns als der Sonne gefangen sind. Astronomen nennen sie auch Exoplaneten, und dank moderner Weltraumteleskope wie Tess und Vorgänger Kepler kennen wir mehr als fünftausend.
Aber wie diese fernen Welten aussehen – ob friedliche Bäche über ihre Oberflächen plätschern oder heftige Tornados toben, ob Vulkane ausbrechen oder frische Schauer fallen – hat noch niemand mit eigenen Augen gesehen.
Im Sonnensystem ist das ganz anders. „Unsere“ acht Planeten wurden ausgiebig fotografiert: Saturn mit seinen bezaubernden Ringen, Mars mit seinen ockerroten Wüstenebenen und das eisige Blau von Uranus und Neptun. Seit 2015 kennen wir den Anblick sogar vom fernen Zwergplaneten Pluto mit diesem markanten Herzmuster auf seiner Oberfläche.
Doch diese acht bekannten Welten verblassen im Vergleich zu der Gesamtzahl, die in der Milchstraße zu finden ist, der Galaxie, in der sich unser Sonnensystem dreht. Astronomen schätzen, dass es insgesamt etwa hundert Milliarden Planeten enthält.
Von den Exoplaneten, die wir bereits kennen, wissen wir normalerweise, dass es sich um exotische Orte mit ebenso exotischen Namen handelt. „PSR B1257+12A“ zum Beispiel, eine Welt, in der die Strahlung so stark ist, dass sich ein Mensch sofort in einen Staubhaufen verwandeln würde. Oder „HD 189733B“, wo es – nein, wirklich – geschmolzenes Glas regnet und mit der kombinierten Windstärke von siebzig Hurrikanen weht.
Das glauben zumindest Astronomen. Denn solche Orte sind so schwindelerregend weit weg, dass man nicht hinsehen kann. Zum Beispiel ist HD 189733B etwa 63 Lichtjahre entfernt, etwa 596.438.640.000.000 Kilometer, so weit, dass selbst unser bestes Raumschiff praktisch nie dorthin fliegen kann.
Die Existenz solcher Orte kennen wir nur, weil sie sich indirekt offenbaren, etwa wenn sie vor ihrem Stern kreuzen und das Licht für eine Weile schwächer wird. Aber ein Foto machen? Nein. Dafür ist so ein Planet am Himmel einfach zu klein.
Das bedeutet, dass wir all diese vermuteten Eigenschaften – von Glasduschen bis hin zu tödlicher Strahlung – nur indirekt bestimmen können. Zum Beispiel, wie viel Licht ein Planet blockiert (ein Maß für seine Größe), wie stark er den Stern, den er umkreist, zum Wackeln bringt (das gibt sein Gewicht an) oder durch seine Entfernung von diesem Stern (ein Maß für seine Temperatur), um genau zu sein bestimmt.
„In meiner Forschung suche ich hauptsächlich nach Orten, an denen Leben möglich sein könnte“, sagt der Exoplanetenforscher Ignas Snellen von der Universität Leiden. „Mit herkömmlichen Teleskopen stößt man immer an Grenzen. Sie können vielleicht sehen, welche Art von Substanzen sich in der Atmosphäre befinden, erkennen, ob irgendwo auf dem Planeten Sauerstoff vorhanden ist, und das örtliche Wetter testen“, sagt er.
Mehr scheint kurzfristig nicht möglich. Denn wer wirklich einen fernen Exoplaneten inklusive sichtbarer Details auf der Oberfläche fotografieren will, muss bald ein rund tausend Kilometer großes Riesenteleskop bauen, sagt Snellen. Zum Vergleich: Der Spiegel des Hubble-Weltraumteleskops misst 2,4 Meter. Das des brandneuen Weltraumteleskops James Webb 6,5 Meter. Also, gelinde gesagt, Sie haben noch einige Schritte vor sich.
Aber was ist, wenn es mit etwas List immer noch funktioniert? „Dann kann man in der Exoplanetenforschung plötzlich viel weiter gehen“, sagt er. „Dann kann man nicht nur sehen, ob ein Planet für Leben geeignet ist, sondern auch entdecken, um welche Art von Leben es sich handelt. Sie können nach Wasser oder Kontinenten suchen. Zu grüner Vegetation. Ha, vielleicht siehst du sogar Städte oder so etwas und weißt sofort, ob auf so einem Planeten intelligentes Leben existiert.‘
Hier sind drei spekulative Ideen, um das zu erreichen.
Ein Teleskop, das die Schwerkraft der Sonne nutzt, um Exoplaneten abzubilden. Das ist die verrückt klingende Idee, die Astrophysiker Anfang Mai ernsthaft diskutierten im Fachmagazin Das Astrophysikalische Journal†
Das zugrunde liegende Prinzip stammt aus Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, die besagt, dass Massen einen Lichtstrahl biegen können, ähnlich wie Licht in einer Linse die Richtung ändert. Vielleicht könnte man dann auch die Sonne mit ihrer großen Masse als gigantische Teleskoplinse nutzen, dachten sich die Forscher.
Auf dem Papier entstehen so Bilder, die genauso scharf sind, als würde man ein Teleskop verwenden, das zwanzigmal so groß ist wie die gesamte Erde, rechnet man in dem Artikel vor, also rund 130-mal größer als die Mindestgröße, die man von Snellen erwarten würde Bedarf an Exoplanetenfotografie.
„Mit dieser Technologie wollen wir ein Bild von einem 100 Lichtjahre entfernten Planeten machen, mit der gleichen Wirkung wie das erste Bild, das von der Mondmission Apollo 8 von der Erde aufgenommen wurde“, sagte der leitende Forscher Bruce Macintosh. in der Pressemitteilung der Hochschule über den Artikel.
Alles was es braucht? Ein Weltraumteleskop etwa so groß wie das Hubble. Aber, und das ist die Crux: Sie muss sechshundertmal weiter von der Sonne entfernt sein als die Erde. Selbst im optimistischsten Szenario können Sie dort für etwa vierzig Jahre kein Teleskop aufstellen.
Und dann ist die Praxis wahrscheinlich noch schwieriger, sagt der Astrophysiker Matthew Kenworthy von der Universität Leiden. „Das Bild, das man mit einer solchen Gravitationslinse erzeugt, ist völlig durcheinander. Für die Rekonstruktion muss man dann die Schwerkraft der Sonne sehr genau kennen“, sagt er. „Genauer, als wir es jetzt wissen, nehme ich an.“
Außerdem sollte man wirklich erst einmal eine Testmission machen und hoffen, dass diese nicht auf Probleme stößt, die das gesamte Unternehmen doch unmöglich machen. „Ich würde sagen, so etwas wird frühestens in ein paar hundert Jahren möglich sein.“
Wie wäre es mit etwas anderem? Vielleicht bietet die Idee des mit der University of Arizona verbundenen Teleskopbauers Chris Walker eine Lösung. Er denkt, dass er kurzfristig – in ein paar Jahren, wenn ihm jemand das Budget gibt – ein Weltraumteleskop mit einem Durchmesser von 35 Metern starten kann.
Seinen Vorschlag teilte er zuvor mit de Volkskrant† ein Ungeheuer, das sich wie ein Luftballon im All aufbläst. Mit einer transparenten Oberseite und einer verspiegelten Unterseite auf der Innenseite der Kugel entsteht ein großer kugelförmiger Spiegel, der das Licht sammelt und an einen Detektor sendet.
Unmöglich? Nein, denkt Walker. Bereits in den 1960er Jahren schickte die Nasa mit ihren Echo-Missionen aufblasbare Kugeln mit einem Durchmesser von etwa vierzig ins All.
„Aufblasbare Teleskope sind eine großartige Idee“, sagt Kenworthy. „Jedenfalls viel plausibler als manche der anderen Pläne.“
Aber: um ein scharfes Bild von fernen Planeten zu bekommen, reichen ein paar Dutzend Meter nicht aus. Deshalb fantasieren Walker und Kollegen auch von der ultimativen Fortsetzung, in der man wirklich gigantische Teleskope starten kann, Varianten, die schließlich groß genug werden könnten, um Exoplaneten zu fotografieren. „Ich denke, dass wir auf diesen Planeten Landmassen sehen, Wolken vorbeiziehen und Ozeane schwappen sehen können. Echtes Science-Fiction-Zeug“, sagte Walker. Aber: Auch das braucht Entwicklungszeit. Vor dem Jahr 2100 – so etwas sollten wir nicht erwarten.
„Wir können immer die andere Seite des Mondes ausgraben und ein riesiges Teleskop hineinhängen“, sagt Kenworthy, wenn er gebeten wird, wirklich über den Tellerrand hinauszuschauen. Machen Sie die Grube und das dazugehörige Teleskop groß genug und Sie können damit beginnen, entfernte Planeten zu betrachten.
Ho, halt, warte: vielleicht geht das auch mit etwas mehr Gespür für kosmische Herkunft. Indem man kein Stück wegsprengt, sondern einfach ein Netz von Radioteleskopen dort hinstellt. Das zumindest ist der Plan, den der Astronom Marc Klein Wolt (Radboud University) jetzt für die europäische Weltraumagentur Esa umsetzt. Gemeinsam mit seinen Kollegen will er auf der Rückseite des Mondes ein Netzwerk aus tausend Radioantennen platzieren, deren Messdaten man anschließend zu einem faktischen Riesenteleskop zusammenfügen kann. Die erste Antenne soll 2028 zum Mond fliegen.
Und während ein solches Teleskop ein leistungsstarkes Instrument zu sein verspricht – mit dem man sehr tief in den Kosmos blicken kann – kann man damit noch kein Bild von der Oberfläche eines fernen Exoplaneten machen. „Aber so etwas ist mit unserer Technik möglich“, meint Klein Wolt. Man braucht dafür nur viel mehr Antennen als geplant. „Man muss an zehntausend Elemente oder so etwas denken, verteilt über eine sehr große Oberfläche.“
Und es mag ein bisschen vorhersehbar sein, aber dieser Plan braucht auch Zeit. Irgendwann in den 1930er Jahren sollten die ersten tausend Antennen auf dem Mond sein. Es gibt keine Pläne für mehr, aber es ist damit zu rechnen, dass Sie eine Weile brauchen werden, um sie zu platzieren, wenn jemand grünes Licht geben würde.
Wer hofft, das Wasser auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems mit eigenen Augen plätschern zu sehen, sollte daher die Daumen für einen unerwarteten technologischen Durchbruch drücken oder darauf setzen, den menschlichen Altersrekord (122 Jahre und 164 Tage) zu brechen. In allen anderen Fällen ist dieses Foto eine Premiere für unsere Kinder oder Enkelkinder. Es ist schön: Können wir sie dafür jetzt ein bisschen nett machen?