Exo Earth Imager bzw. Luciola

[horstfx]

Ich bin überrascht, dass es zu dem Thema keine Treffer in der SuFu gibt.
Ich bin vorhin zufällig auf die Beschreibung des Exo Earth Imager getroffen und bin beeindruckt, dass man mit doch relativ einfachen Mitteln Aufnahmen von vielen Lichtjahren entfernten Exoplaneten machen kann.
Wie unvorstellbar es wäre Gebirgszüge und Ozeane auf den Planeten fremder Sterne sehen zu können.

Leider ist das Projekt wirklich ziemlich ambitioniert, zu ambitioniert für die kommenden Jahre. Allerdings fande ich nach kurzer Suche die Beschreibung für eine kleinere Version des Konzepts.

Mit Luciola könnte man immerhin noch mögliche Exoplaneten von mindestens 10 Sternensystemen untersuchen. Es dürfte wohl keine viel größere technische Hürde als andere Weltraumteleskope darstellen, oder?

[Thomas W. Riker]

Für Luciola wären in bis zu 10 Lj Entfernung nur wenig Sterne/Sternsysteme nahe genug. Darunter sind einige Braune Zwerge und zu große Sterne, die kaum Planeten in einer habitablen Zone haben können.
Die Sterne bis 10 Lj Entfernung (aus dtv Atlas Astronomie, sowie ein Zusatz (*))
Alpha + Proxima Centauri 4,3 Lj
Barnards Pfeilstern (Roter Zwerg Durchmesser 0,2x Sonne) 5,9 Lj
Wolf 359 (bekannt aus ST, Brauner Zwerg) 7,7 Lj
Lalande 21185 8,2 Lj
Luyten 726-8 8,5 Lj
Sirius (Durchmesser 1,8x Sonne) 8,7 Lj
WISE 154172250 (Brauner Zwerg) 9 Lj *
Ross 154 (Roter Zwerg Durchmesser 0,24xSonne) 9,3 Lj

ca 30 Sterne sind 10 bis 16,6 Lj (~ 5pc) entfernt

[horstfx]

Vermutlich kann man das Konzept auch erweitern um auf 15 oder mehr Lj zu kommen.

[Thomas W. Riker]

Vermutlich kann man das Konzept auch erweitern um auf 15 oder mehr Lj zu kommen.

Technisch ist viel möglich.
Da aber die Lichtstärke mit dem Quadrat des Abstands abnimmt, steigen die Kosten nicht linear, sondern mit dem Quadrat des Abstands.

[Liopleurodon]

Der Terrestrial Planet Finder ist zwar auch schon lange in Planung, aber aus Geldgründen bisher nicht gebaut worden.

Terrestrial Planet Finder ? Wikipedia

[Bynaus]

Da aber die Lichtstärke mit dem Quadrat des Abstands abnimmt, steigen die Kosten nicht linear, sondern mit dem Quadrat des Abstands.

Aber die Anzahl Sterne steigt mit dem Kubik des Abstands! Das heisst, es lohnt sich immer, das Teleskop so gross zu bauen, wie es das Budget zulässt.

Die 100 nächsten Sterne finden sich hier: THE 100 NEAREST STAR SYSTEMS
Eine weitere Liste gibts in der Wikipedia: List of nearest stars - Wikipedia, the free encyclopedia

Innerhalb von 10 LJ (trignonometrische Paralaxe > 0.306) gibts ausser der Sonne 9 weitere Systeme mit insgesamt 13 Sternen (RECONS) oder 7 Systeme mit 11 Sternen (Wiki). Der Braune Zwerg von WISE ist leider nirgends zu finden. Die Erklärung dazu findet sich hier: WISE 1541-2250 - Wikipedia, the free encyclopedia Er ist also weiter weg als man bei der Entdeckung noch gedacht hatte.

Ich kann mir gut vorstellen, dass solche Teleskope gebaut werden könnte, wenn wir terrestrische Planeten bei Alpha Centauri finden sollten.

[horstfx]

Der Terrestrial Planet Finder ist zwar auch schon lange in Planung, aber aus Geldgründen bisher nicht gebaut worden.

Terrestrial Planet Finder ? Wikipedia

Der entscheidende Unterschied ist, dass der Terrestial Planet Finder nur spektroskopische Analysen eines Planeten macht. Wissenschaftlich natürlich bedeutsam und interessant, aber mit dem EEI lassen sich visuelle Aufnahmen der Planeten machen. Damit lassen sich optische Analysen der Planetenoberfläche machen. Gibt es Ozeane? Wie groß sind sie? Wie liegen mögliche Kontinente? Wo gibt es Gebirge? Bei besonders nahen terrestrischen Planeten und entsprechend guten Teleskopen könnte man möglicherweise sogar Objekte von der Größe von Metropolen wie Tokyo, Shanghai ausmachen.
Beide Systeme haben ihre Vorteile und funktionieren am besten in Kombination, aber als nicht Astrophysiker liegen meine Sympathien zuerst bei Konzepten wie dem EEI, die auch Laien ohne Vorwissen faszinieren kann.

[Liopleurodon]

Der entscheidende Unterschied ist, dass der Terrestial Planet Finder nur spektroskopische Analysen eines Planeten macht.

"Nur"?? Schon dies alleine ist eine riesige technische Herausforderung. Gilt es doch, ein Objekt sichtbar zu machen, das etwa eine Milliarde Mal leuchtschwächer ist als der Zentralstern. Aber auch dafür muss der Planet zumindest als Punktquelle erst einmal aufgenommen werden können, was bisher einfach nicht möglich war.

Übrigens finde ich den Exo Earth Imager noch deutlich ambitionierter und teurer als den Terrestrial Planet Finder. Wenn also für den einen schon das Geld knapp ist, dann erst recht für den anderen.

Der TPF würde immerhin schon wichtige Informationen über die Beschaffenheit des Planeten und seiner Atmosphäre enthüllen (Anteil der wichtigsten Gase, Ozon, Wasserdampf, etc.). Schon dies sind Informationen, für deren Erhalt ein hoher Aufwand von Nöten ist.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Liopleurodon schrieb nach 5 Minuten und 28 Sekunden:

Mit Luciola könnte man immerhin noch mögliche Exoplaneten von mindestens 10 Sternensystemen untersuchen. Es dürfte wohl keine viel größere technische Hürde als andere Weltraumteleskope darstellen, oder?

Einmal fertig gestellt würde Luciola nur aus zwei Dutzend leichten Spiegeln bestehen, von denen jeder allenfalls einen Durchmesser von 20 Zentimetern hat. In der Erdumlaufbahn würde sich das kleine Geschwader auf einem Gebiet von einem Quadratkilometer verteilen. Während Nano-Satelliten die einzelnen Spiegel positionsgenau dirigieren, würde im Brennpunkt der Mini-Armada ein mit einer CCD-Kamera bestückter Satellit das Licht bündeln und die Bilder zur Erde senden. Labeyrie glaubt, dass Luciola durchaus in der Lage wäre, Einzelheiten eines Exoplaneten in 10 Lichtjahren Entfernung abzulichten: "Hellere Exoplaneten, heiße Gasriesen etwa, die Sterne wie 51 Pegasus oder Tau Boo umkreisen, sind ebenfalls potenzielle Ziele."

Ich bin zwar kein Optikfachmann, aber bei so kleinen Spiegeln sehe ich ein Problem in der Auflösung. Natürlich kann man ein Riesenteleskop durch mehrere kleinere Spiegel ersetzen, aber auch das geht zu Lasten der gewonnenen Bildschärfe.

[Rarehero]

Wenn man Kepler als den ersten Schritt ansehen möchte, dann sind TPF als auch Darwin in meinen Augen der zweite Schritt. Zu allererst werden Exoplaneten aufgespürt, dann werden Exoplaneten auf Spuren des Lebens untersucht. Der dritte Schritt wäre dann die detaillierte optische Beobachtung zumindest im Umkreis von einigen zehn Lichtjahren.

Ich finde ich derartige Projekte sehr spannend, und mir geistert seit einiger Zeit der Gedanke durch den Kopf, ob derartige Teleskope nicht das Fermi-Paradoxon lösen könnten. Das Problem der nicht beobachteten Präsenz außerirdischen Lebens auf oder nahe der Erde ist schnell gelöst: Sie existieren nicht, oder interstellare Kolonisation findet nicht statt, weil es zu anspruchsvoll ist und zugleich keinen Nutzen bieten.

Aber was hindert Zivilisationen daran, Von Neumann-Sonden ins All zu schicken oder die Galaxie mit Signale zu fluten? Die Machbarkeit natürlich. Wahrscheinlich ist es schlichtweg nicht möglich oder zu aufwändig, Von Neumann-Sonden zu bauen oder die Galaxie über astronomische Zeiträume mit Signalen zu fluten.

Was aber, wenn man andere Zivilisationen oder deren Hinterlassenschaften mit einem Weltraumteleskop aufspürt, lange bevor man in der Lage ist, Von Neumann-Sonaden oder riesige Sendeanlagen zu bauen, die über astronimische Zeiträume Signale durch die Galaxie schicken? Wenn wir in den nächsten 500 Jahren mit einem solchen Superteleskop andere Zvilisationen oder deren Hinterlassenschaften fänden, wären wir dann noch bestrebt, lautstark auf uns aufmerksam zu machen?

Der Nachweis fremder Zivilisationen wäre uns damit schon einmal geglückt. Und da offerbar nicht mehr als ein Superteleskop nötig ist, um andere Zivilisationen zu entdecken, ist auch nicht nötig, mit Von Neumann-Sonden oder galaktischen Lichtorgeln auf sich aufmerksam zu machen - die anderen werden uns auf dem gleichen Wege finden, auf dem wir sie entdeckt. Man braucht nur zu warten, bis die anderen derartige Superteleskope entwickelt haben. Dann kann man sich vielleicht noch ein paar Botschaften schicken oder eine "Lichtboje" aussetzen, die die eigene Sichtbarkeit in den Supertelekopen der anderen ein wenig erhöht, aber da interstellare Reisen weiterhin unmöglich bleiben, findet eine engere Kontaktaufnahme nicht statt.

Und damit sicher gestellt ist, dass Zivilisationen andere Zivilisationen oder deren Hinterlassenschaften finden lange bevor irgendjemand auf die Idee kommt, Von Neumann-Sonden auszusetzen oder galaktische Lichtorgel zu spielen, müsste es viele Zivilisationen geben und gegeben haben, vielleicht mit einem mittleren Abstand von einigen zehn bis hundert Lichtjahren.

Nun bin ich aber kein Träumer. Ich gehe nicht davon aus, dass wir in einem der Superteleskope, die wir in diesem oder im nächsten Jahrhundert bauen werden, andere Zivilisationen oder eher deren Hinterlassenschaften entdecken werden (dass zwei Zivilisationen zur gleichen Zeit nur einige zehn oder hundert Lichtjahre voneinander entfernt existieren bleibt weiterhin extrem unwahrscheinlich). Spannend sind solche Teleskop aber allemal. Vielleicht das Spannendeste, was wir entwickeln können, denn jede neue Generation von Teleskopen öffnet eine weitere Tür, hinter der herausragende Entdeckungen warten.

[horstfx]

Wenn man Kepler als den ersten Schritt ansehen möchte, dann sind TPF als auch Darwin in meinen Augen der zweite Schritt. Zu allererst werden Exoplaneten aufgespürt, dann werden Exoplaneten auf Spuren des Lebens untersucht. Der dritte Schritt wäre dann die detaillierte optische Beobachtung zumindest im Umkreis von einigen zehn Lichtjahren.

Dieses Vorgehen ist das sinnvollste, allerdings denke ich, dass ein entsprechendes optisches Raumteleskop noch zu meinel Lebzeiten errichtet werden könnte (bis ~ > 2060)

[Thomas W. Riker]

Die Durchmusterung im relativ nahem Umfeld ist ja schon ziemlich effektiv.
Der erste braune Zwerg wurde erst 1995 entdeckt, mittlerweile sind es schon mehrere Hundert.
In einigen Jahren dürfte das nahe Umfeld, was diese Objekte betrifft, nahezu komplett durchmustert sein.
Die Nachweisgrenzen für Exoplaneten dürften sich im Laufe der nächsten ca 10 Jahre deutlich verbessern, außerdem warten noch >2000 Exokandidaten von kepler auf die Bestätigung. Darunter dürften viele sein, die längere Umlaufzeiten haben.
Gerade bei Transitplaneten dürfte man Spektren immer besser messen können.
Beim dritten Schritt bin ich vorläufig aber noch skeptisch, aber 2060 ist ja noch weit.

[Bynaus]

Ich weiss nicht, ob ihr schon von TESS gehört habt, einer vorgeschlagenen Mission, die zum Ziel hat, die nächsten paar Millionen Sterne im Umkreis der Sonne auf solche Transits zu untersuchen. Das wäre, meiner Meinung nach, ein guter zweiter Schritt nach Kepler. Denn diese eher nahen Sterne sind uns auch nahe genug, um später genauer untersucht zu werden.

[Thomas W. Riker]

Das abstract ist leider schon vier Jahre alt und laut diesem hätte der Start Ende 2012 erfolgen sollen.
Eine komplette Durchmusterung riecht imho nach mehr Quantität, aber nicht nach mehr Qualität.
Wenn ich die vielen beteiligten Kooperationen lese, errinnert mich das an die vielen Köche, die den Brei verderben und die Miission verteuern.

Edit:
Lt wiki ist der Start jetzt erst für 2016 anvisiert.

Innerhalb von 2 Monaten sollen 1.000 bis 10.000 erdgroße Transitplaneten gefunden werden.
kepler hat mit Stand 7.1.2013 351 erdgroße Exoplanten-Kandidaten, bei insgesamt 2740 Kandidaten entdeckt (s. Exoplaneten-Thread mi neuem link).

http://en.wikipedia.org/wiki/Transiting_Exoplanet_Survey_Satellite

[Bynaus]

Eine komplette Durchmusterung riecht imho nach mehr Quantität, aber nicht nach mehr Qualität.

Exakt - das sagen sie auch genau so im Abstract. Ihr Ziel ist es, die interessantesten, nächsten Systeme zu finden, die man dann, wenn man mal weiss, wo sie sitzen, mit allen möglichen anderen Technologien untersuchen kann. Während Kepler eine Art Scheinwerfer war, der einen kleinen Bereich hell beleuchtet hat, ist TESS eine Leuchtfackel in einer dunklen Höhle: damit man weiss, wohin man die nächsten Scheinwerfer richten muss.