Nach Webb wird der Weltraum diese Detektionsartefakte willkommen heißen

Für die Menschheit geht das Jahr 2021 zu Ende. Aber für die Astronomie stehen einige Dinge erst am Anfang!

Das mit großer Spannung erwartete James Webb-Weltraumteleskop (im Folgenden als Webb-Teleskop bezeichnet) steht kurz vor seinem Start. Es ist eines der mit größter Spannung erwarteten wissenschaftlichen Instrumente, die je gebaut wurden. Man geht davon aus, dass es uns ermöglichen wird, mehr als 13 Milliarden Jahre in die Vergangenheit zu blicken und die Atmosphären von Exoplaneten zu enthüllen, die andere Sterne umkreisen.

Am 11. wurde das Webb-Weltraumteleskop auf der Ariane-5-Rakete platziert. Bildquelle: Website der Physikerorganisation

Aber das ist nicht das Ende der Geschichte! In den nächsten Jahren werden nach und nach mehrere bahnbrechende astronomische Instrumente auf den Markt gebracht, die die Geheimnisse des Universums aus verschiedenen Blickwinkeln enthüllen.

In einem aktuellen Bericht enthüllte uns die Website des britischen Magazins New Scientist die drei mit größter Spannung erwarteten Weltraumbeobachtungsplattformen, deren Start vor 2034 erwartet wird.

PLATO-Plattform zur Exoplanetensuche

Voraussichtlicher Starttermin: 2026

Das PLATO-Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wird eine Million Sterne außerhalb unseres Sonnensystems absuchen, um Planeten zu entdecken und zu charakterisieren, die diese Sterne umkreisen. Dabei werden Radius, Masse und Alter dieser Exoplaneten mit hoher Präzision gemessen.

Exoplaneten-Suchplattform „PLATO“. Bildquelle: Website des britischen Magazins New Scientist

Wissenschaftler haben bereits früher ähnliche Exoplanetenjäger gestartet, doch diese Teleskope können nur Planeten erkennen, die ihren Sternen sehr nahe sind. Die „Augen“ von PLATO bleiben für längere Zeit auf jedem Stern, sodass das System die Möglichkeit hat, Planeten zu erkennen, die weiter vom Stern entfernt sind und längere Umlaufzeiten haben.

Das Besondere an „PLATO“ ist zudem, dass es sich auf die Suche nach „Hinweisen“ auf felsige Exoplaneten in der bewohnbaren Zone extrasolarer Sternsysteme konzentriert. Die bewohnbare Zone ist ein schmaler Bereich im Sternsystem, in dem die Temperatur für flüssiges Wasser geeignet ist. Es verfügt über Geräte, die solche Objekte charakterisieren und den Wissenschaftlern Aufschluss über ihre Ähnlichkeit mit der Erde geben können.

Die ESA sagte, dass die von PLATO bereitgestellten Daten den Wissenschaftlern dabei helfen werden, wichtige Probleme zu lösen, beispielsweise die Frage, wie die Planeten in der Milchstraße entstanden und sich entwickelt haben. Die Wahrscheinlichkeit der Existenz von Gesteinsplaneten, die für die Entstehung von Leben geeignet sind usw.

Planet Hunter Roman Weltraumteleskop

Voraussichtlicher Starttermin: 2025

Wie das Webb-Teleskop ist auch das Nancy Grace Roman Space Telescope (im Folgenden als Roman Telescope bezeichnet), benannt nach der ersten Chefastronomin der National Aeronautics and Space Administration (NASA) und Mutter des Hubble-Teleskops, ein Infrarot-Teleskop. Im Gegensatz zum Webb-Teleskop, das sich auf Details konzentriert, hat das Roman-Teleskop jedoch einen Blick auf das große Ganze und verfügt über ein Panorama-Sichtfeld, das mehr als 100-mal so groß ist wie das von Webb.

Nancy Grace Roman-Weltraumteleskop. Bildquelle: Website des britischen Magazins New Scientist

In den ersten fünf Jahren seines Bestehens wird das Roman-Teleskop mehr als 50-mal so viel Fläche des Universums abbilden wie das Hubble-Weltraumteleskop in seinen ersten 30 Jahren und so die erste großflächige Infrarotkarte des Universums erstellen. Man hofft, dass dies dazu beitragen wird, Rätsel wie die „wahre Identität“ von dunkler Materie und dunkler Energie zu lösen. Derzeit können Astronomen die Auswirkungen dieser Substanzen auf das Universum beobachten, können jedoch nicht erklären, woher sie kommen.

Die Astronomen gehen außerdem davon aus, dass die Mission mithilfe von Mikrolinsen- und Transitmethoden eine Vielzahl von Planeten finden und gleichzeitig eine große Zahl von Sternen in der Milchstraße untersuchen wird. Etwa drei Viertel dieser Planeten dürften Gasriesen wie Jupiter und Saturn oder Eisriesen wie Uranus und Neptun sein. Bei den meisten übrigen handelt es sich wahrscheinlich um Planeten mit der vier- bis achtfachen Größe der Erde, sogenannte Mini-Neptune – Planeten ohne Analoga in unserem Sonnensystem.

Um die Beobachtungseffizienz des Roman-Teleskops weiter zu verbessern, plant ein Team von NASA-Ingenieuren außerdem die Einführung eines Nachfolge-Weltraumgeräts – „Star Shadow“. Das blütenblattförmige Raumschiff könnte neben einem Teleskop herfliegen, das Sonnenlicht blockieren und dem Teleskop helfen, nahegelegene, schwächer leuchtende Planeten zu erkennen.

Laser-Interferometer-Weltraumantenne

Voraussichtlicher Starttermin: 2034

Im Jahr 2015 entdeckten Wissenschaftler erstmals Gravitationswellen. Bisher haben wir Gravitationswellen aus Kollisionen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen beobachtet. Bei der Laser Interferometer Space Antenna (LISA) unter der Leitung der ESA handelt es sich um einen weltraumgestützten Gravitationswellendetektor, der wesentlich größer sein wird als die bestehenden Gravitationswellendetektoren auf der Erde.

Laser-Interferometer-Weltraumantenne (LISA). Bildquelle: Website des britischen Magazins New Scientist

Wie die Detektoren LIGO und Virgo wird LISA Gravitationswellen erkennen, indem es extrem kleine Änderungen in der Länge mehrerer fester Laserstrahlen erfasst, wenn diese im Laufe der Zeit interferieren und das Gefüge der Raumzeit stören.

LISA wird aus drei Raumfahrzeugen bestehen, die in einem Dreieck angeordnet sind und 2,5 Millionen Kilometer voneinander entfernt sind. Die drei Raumfahrzeuge werden am Lagrange-Punkt L1 stationiert, einem Gravitationsmittelpunkt zwischen Erde und Sonne, etwa 1 Million Kilometer von der Erde entfernt. Es wird Wissenschaftlern ermöglichen, neue Planeten außerhalb der Milchstraße zu entdecken, indem sie die subtilen Auswirkungen der Gravitationswellen ausnutzen, die von Planeten in anderen Galaxien auf ihre Muttersterne erzeugt werden.

◎ Liu Xia, Reporter der Science and Technology Daily

Quelle: Science and Technology Daily

Herausgeber: Zhang Qiqi

Rezension: Julie

Abschließende Rezension: Liu Haiying