Mit Interferometrie auf der Suche nach erdähnlichen Planeten

Anmeldeschluss für erste Weltkonferenz zur Vorbereitung der Weltraum-Missionen „DARWIN“ und „Terrestrial Planet Finder“ (TPF)

Zwei extrem anspruchsvolle Weltraum-Missionen, „DARWIN“ (ESA) und „Terrestrial Planet Finder“ (NASA), sollen zur Suche nach extrasolaren Planeten im Jahr 2014 starten. Dazu findet vom 22. bis 25. April 2003 in Heidelberg die erste internationale Vorbereitungskonferenz statt. Prominente Wissenschaftler und Raumfahrtexperten werden daran teilnehmen, darunter Prof. Steven Beckwith (Baltimore), Direktor des Space Telescope Science Institute, Prof. Michel Mayor (Genf), Entdecker des ersten extrasolaren Planeten, und Prof. Jill Tarter (Mountain View, USA), Direktorin des SETI Research Institute (vgl. PRI SP 2 / 2003 (20) vom 24. Februar 2003).

Die Mission DARWIN wird nicht nur nach erdähnlichen Planeten bei anderen Sternen suchen, sondern auch nach Zeichen von Wasser und Sauerstoff (Ozon) in ihrer Atmosphäre – also nach Hinweisen auf lebensfreundliche Bedingungen oder sogar von Leben auf diesen Planeten. Das Konzept der Mission sieht ein Geschwader von sechs großen Infrarot-Weltraumteleskopen vor, die in einem Abstand von 1,5 Millionen Kilometern von der Erde zu einem Interferometer zusammengeschaltet werden, um eine heute noch unvorstellbar hohe Trennschärfe zu erreichen. Die wissenschaftliche Bedeutung und der technologische Aufwand einer solchen Mission erfordern eine europäische, möglicherweise sogar weltweite Kooperation.

Das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) beteiligt sich an der Entwicklung eines der Herzstücke des Multi-Teleskop-Weltraumobservatoriums. Mit diesem Gerät, einem sogenannten Achromatischen Phasenschieber, wird das von den sechs Teleskopen eingefangene Licht in einer solchen Weise zur Interferenz gebracht, dass das Licht des gleißend hellen Zentralsterns nahezu vollständig ausgelöscht wird. Erst dadurch kann ein schwach leuchtender Planet, der diesen Stern in einem winzigen Winkelabstand umkreist, sichtbar werden. Zur Zeit werden mögliche Technologien und Materialen zur Verwirklichung dieses Gerätes untersucht. Das MPIA wird im nächsten Jahr gemeinsam mit der Firma Kayser-Threde GmbH in München einen ersten vereinfachten Labor-Prototypen entwerfen, aufbauen und testen.

Interferometrie ist ein zentrales Thema im Forschungsprogramm des MPIA, das an einer Reihe bedeutender weltweiter Projekte maßgeblich beteiligt ist. Neben DARWIN laufen folgende Projekte mit interferometrischem Schwerpunkt:

  • MIDI I und II: Diese beiden Instrumente dienen in ihrem Endausbau der interferometrischen Kombination der Lichtstrahlen aller vier 8-Meter-Spiegel des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Organisation für Astronomie (ESO) in Chile. MIDI I ging Ende 2002 in Betrieb, wobei erstmals weltweit das Licht zunächst zweier Großteleskope zur Interferenz gebracht wurde. Die Instrumente werden von einem internationalen wissenschaftlichen Konsortium entworfen und gebaut, die Projektverantwortung liegt beim MPIA.
  • Das Large Binocular Telescope (LBT): Dieses weltweit größte Einzelteleskop besteht aus zwei 8.4-Meter-Spiegeln auf einer gemeinsamen Montierung. Es wird in Zusammenarbeit mit Partnern aus den USA, Italien und Deutschland gebaut. Das MPIA ist federführend bei den deutschen Partnern. Das Licht der beiden Spiegel lässt sich in einer gemeinsamen Brennebene interferometrisch vereinigen. Dazu dienen die beiden Instrumente LINK und NIRWANA, die unter Leitung des MPIA zusammen mit den Max-Planck-Instituten für extraterrestrische Physik in Garching und für Radioastronomie in Bonn sowie dem Astrophysikalischen Institut in Potsdam entworfen und gebaut werden. Damit bildet das LBT eine perfekte Ergänzung zum VLT-Interferometer.
  • Die wissenschaftliche und technische Koordination des Deutschen Interferometriezentrums für den optischen und infraroten Wellenlängenbereich, genannt FrInGe (Frontiers of Interferometry in Germany), liegen beim MPIA. Ziel ist die Koordination der Leistungen deutscher Institute bei der Beschaffung, Reduktion und Interpretation astronomischer Interferometrie-Daten im optischen und im mittleren Infrarot-Bereich. Zur Zeit konzentrieren sich in Deutschland die Anstrengungen in der Interferometrie auf die interferometrische Instrumentierung des Very Large Telescope, auf die interferometrischen Möglichkeiten des Large Binocular Telescope (LBT), sowie auf Beiträge zum geplanten Weltraum-Interferometer DARWIN.

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