Weltraumkolonien, Kunstplaneten und Astro-Magier im Fokus

SETA - Spurensuche nach dem extrasolaren Monolithen - Teil 5

Dyson-Sphären sind fiktive hochtechnologische Gebilde, die Superzivilisationen vom Typ II der Kardaschow-Skala konstruiert haben könnten, um die Energie ihres Heimatsterns vollends zu speichern und zu nutzen. Doch nicht nur um ferne Sonnen rotierende künstliche Ringe, Schalen, Blasen, sondern auch überschüssige Infrarotstrahlung, emittiert von fernen Weltraumkolonien oder riesigen Raumstationen, sind nach Ansicht von Wissenschaftlern mit dem gegenwärtigen Instrumentarium ebenso auffindbar wie artifizielle Kleinplaneten oder andere gigantische Mega-Konstruktionen im All. Hierbei könnte die von den Planetenjägern angewandte Transit-Technik helfen. Und wer die Tatkraft außerirdischer Astroingenieure vom Typ III der Kardaschow-Skala dokumentieren will, könnte deren stellare oder galaktische Kunstwerke mit dem zurzeit operierenden Teleskopen und bekannten Suchmethoden indirekt, bisweilen sogar direkt beobachten.

Als der US-Physiker Freeman Dyson 1960 die Fachwelt mit der wagemutigen These konfrontierte, technologisch hochstehende außerirdische Kulturen könnten mittels einer schalen- oder ringförmigen Struktur die von der heimischen Sonne kugelförmig in alle Richtungen abgestrahlte Energie effizient speichern und nutzen, griff er zu guter Letzt nur eine alte Idee auf, die Science-Fiction-Autoren bereits Jahre zuvor zum Besten gegeben hatten, wie etwa Olaf Stapledon in seinem stark philosophisch angehauchten, aber unbedingt empfehlenswerten Roman Star Maker aus dem Jahr 1937.

Klassische Dyson-Objekte

Auch der Grandseigneur und weise Nestor des Science Fiction, Isaac Asimov, sinnierte und fabulierte des Öfteren über ferne Zivilisationen, die uns in der technologischen Entwicklung um Jahrtausende voraus sind und das Licht ihrer Sonne direkt anzuzapfen respektive ihren Heimatstern als Energiequelle vollends zu instrumentalisieren vermögen. 1979 schrieb er:

Entsprechend sollten wir vermuten dürfen, dass bei einem Stern, der bislang mit konstanter Helligkeit gestrahlt hat, nun aber langsam immer schwächer leuchtet, eine intelligente technisierte Zivilisation am Werke ist. Sicher - denkbar wäre dies! Aber bislang haben wir so etwas noch nicht beobachtet.

34 Jahre später haben die Astrophysiker, SETI-Forscher, Xenobiologen und all jene, die sich zumindest zeitweilig dem theoretischen Phänomen der Dyson-Sphären verschrieben und einige Suchaktionen gestartet haben, immer noch keine verdächtige stellare Infrarotstrahlung auf- und eingefangen, die zumindest einen indirekten Hinweis auf die Existenz eines solchen extraterrestrischen Wunderwerks gegeben hätte. Kein Wissenschaftlerteam hat seit 1975 im Rahmen von acht Observationsstudien aussagekräftige, vielversprechende Daten sammeln können. Nur einige Sterne, von denen eine gesunde Strahlendosis zu erwarten gewesen wäre, emittierten überraschend schwach im Infrarotlicht. Warum diese so wenig Wärmestrahlung abgeben, ist bislang unerklärt.

Immerhin stellte sich derweil auf theoretischer Ebene ein gewisser Fortschritt ein, verfeinerten doch die SETA-Enthusiasten im Verlaufe der Dekaden das von Freeman Dyson konzipierte Ursprungsmodell. Während sich Dysons Kreation seit Jahren formvollendet als riesige Ansammlung von Sonnenkollektoren präsentiert, die den Heimatstern als Schwarm umkreisen, buhlen gegenwärtig andere, weitaus komplexere Modelle um Aufmerksamkeit - wie beispielsweise die Dyson-Schale. Ein solche könnte einen Stern als feste Struktur komplett oder teilweise ummanteln. Auf der Innenseite der symmetrischen hohlen Sphäre selbst erstreckte sich ein gewaltiger Lebensraum, ein stellares Biotop, ein Quell biologischer Vielfalt.

Quasi-Dyson-Sphären

Eine andere Variante eines effektiven Dyson-Modells, das eine maximale Energiegewinnung sichern soll, stellte Fred Witteborn vor elf Jahren vor. In seinem Entwurf spielen keineswegs gigantische Solarkollektoren im All, sondern Weltraumkolonien und riesige Weltraumstationen die Hauptrolle. Ausgehend von der Überlegung, dass auch solche Konstruktionen während ihres Umlaufs um ihr Muttergestirn die stellare Energie so effizient wie möglich verwerten sowie Restwärme abstrahlen, müssten fragliche Emissionen auch für Außenstehende zu messen sein.

Stellen Sie sich vor, unsere Zivilisation entwickelt sich noch eine Million Jahre lang weiter […]. Und stellen Sie sich vor, dass wir in den nächsten tausend Jahren damit anfangen, Weltraumkolonien zu errichten […]. In diesem Fall könnten wir für eine Zivilisation, deren Planet einen erdnahen Stern umkreist und die über astronomische Instrumente verfügt, die wir gegenwärtig selbst nutzen, beobachtbar sein. Umgekehrt bedeutet dies: Sollte eine Zivilisation in unserer kosmischen Nachbarschaft, die unserer ähnelt, uns um eine Million Jahre voraus sein, könnten wir diese mit dem künftig zur Verfügung stehenden Instrumenten observieren.

Schließlich seien bei einer großen Anzahl von Weltraumkolonien hohe Emissionsraten zu erwarten. Orbitale Kolonien etwa würden das Licht des Muttersterns partiell abblocken und das stellare Licht in Infrarotlicht umwandeln. Um solcherlei Objekte, die Witteborn als Quasi-Dyson-Sphären (QDS) bezeichnet, ausfindig zu machen, müsse man daher systematisch nach starker stellarer Infrarotstrahlung suchen. Denn letzten Endes gelten auch für hochentwickelte extraterrestrische Kolonisten, die stellares Licht zur Energiegewinnung absorbieren, die kosmosweit allgemein gültigen Gesetze der Thermodynamik. Auch diese würden das Licht ihres Sterns konsequent nutzen, zugleich aber dem Umstand Tribut zollen müssen, dass auch deren verbrauchte Energie unwiederbringlich ins All entweicht und andere Kulturen dadurch in die Lage versetzt, die Infrarot-Emissionen direkt oder indirekt zu registrieren.

Ist einmal ein Stern mit einem solchen Infrarot-Überschuss gefunden, ist es notwendig, zwischen Infrarot-Überschüssen zu unterscheiden, die von Weltraumkolonien oder natürlichem stellaren Staub sowie astralen Gesteinstrümmern stammen könnten.

Gelänge es, die Temperaturspanne der Quelle und das Alter des Sterns genau zu bestimmen, erhöhe sich die Wahrscheinlichkeit, echte Quasi-Dyson-Sphären zu lokalisieren, betont Witteborn, für den die beiden 10-Meter-Keck-Infrarotspiegel auf Mauna Kea (Hawaii/USA) die geeigneten Instrumente sind, um artifiziell-kosmische Ansiedlungen in Erdnähe aufzustöbern.

Witteborn, der bereits 1980 mit einem kleineren optischen Fernrohr bei 20 sonnenähnlichen Sternen im Infrarotlicht nach klassischen Dyson-Sphären fahndete, machte mit Blick auf seine neuen QDS-Objekte die Probe aufs Exempel und recherchierte in dem Computerarchiv des ESA-Satelliten Hipparcos. Das Astrometrie-Forschungsobservatorium bestimmte von 1989 vier Jahre lang die Positionen und Bewegungen von zirka 118.000 Sternen und erstellte im Anschluss eine genaue Himmelskarte.

Beim Studium des Sternkatalogs stachen Witteborn und seinem Team 299 Sonnen ins Auge, die im Vergleich zu anderen, ungefähr gleich heißen Sternen auffallend schwächer strahlten. Obwohl Witteborn zu seiner Enttäuschung bei ihnen nicht den geringsten Hinweis auf das Vorhandensein einer QDS fand, sprach er sich bereits 2002 für weitere computergestützte Suchläufe aus. Da das Gros der astronomischen Daten via Internet abrufbar sei, brauche man unter Berücksichtigung aller Parameter nur in den jeweiligen Online-Archiven zu recherchieren.

Mit neuen, leistungsfähigeren, bald zu Verfügung stehenden Infrarotinstrumenten […], deren Daten ins Internet gestellt werden, lässt sich eine kostengünstige computergestützte Suche nach QDS realisieren.

Todessterne in Sichtlinie - Per Transit Artefakte erkennen

Auf der Suche nach einem ebenso kostengünstigen und zugleich sehr effektiven Verfahren, um Relikte oder Objekte außerirdischer Schaffenskraft dingfest zu machen, ist Luc A. Arnold bei der Transit-Technik fündig geworden, die aufgrund ihrer Treffsicherheit in der Exoplanetenforschung zunehmend an Bedeutung gewinnt. Schließlich spürten die Planetenjäger von den bislang insgesamt katalogisierten und bestätigten 854 extrasolaren Planeten mit der Transit-Technik allein 291 Kandidaten auf (Stand: Januar 2013).

Bei dem Photometrie-Verfahren messen Planetenforscher die Helligkeitsschwankungen eines ausgewählten Sterns. Kreuzt ein dort beheimateter Exoplanet die Sichtlinie des anvisierten Muttersterns, können die Astronomen die minimale Helligkeitsschwankung messen, die für die Dauer des Transits um winzige Bruchteile abnimmt. Je nach Größe, Masse und Form des jeweiligen Objekts fällt der Amplitudenabfall in der Lichtkurve unterschiedlich aus.

Planeten via Transit lassen sich nur aufspüren, wenn aus der Perspektive des Beobachters der Sterntrabant zwischen Teleskop und extrasolarer Sonne steht und die Planetenbahn nahezu senkrecht zur Himmelsebene liegt. Nur dann ist das geringfügig abgeschwächte stellare Licht zu messen. Und nur auf diese Weise wird der unsichtbare Planet indirekt sichtbar, wobei die extrem geringen Schwankungen nur schwer zu berechnen sind. Aus der Intensität und Dauer der dabei entstehenden periodischen Muster können die Forscher auf die Größe und Umlaufbahn des extrasolaren Planeten schließen.

Inspiriert von dem Charakteristikum, dass ein Exoplanet (aus Sicht der Erde) beim Vorbeiflug vor seinem Stern eine spezielle Lichtkurve aufweist und einen eigenen unverwechselbaren Fingerabdruck hinterlässt, brütete Luc A. Arnold vom Observatoire de Haute-Provence in Südfranreich eine Idee aus, die seinem Dafürhalten nach die Vertreter der klassischen, sprich optischen Astronomie, vor allem aber die Optical-SETI-Forscher (OSETI), die nach außerirdischen intelligenten Lasersignalen spähen, interessieren sollte.

In dem renommierten US-Fachmagazin Astrophysical Journal warf der französische Astronom Mitte 2005 die Frage auf, ob es nicht denkbar sei, mittels der Transit-Methode auch artifizielle Strukturen von der Größe von Kleinplaneten zu detektieren. Eine sehr fortgeschrittene extraterrestrische Kultur könnte riesige Sonnensegler, Sonnenkollektoren oder sogar kleine Kunstplaneten - der Todesstern aus dem Star-Wars-Kosmos lässt grüßen - gebaut und gezielt in die Umlaufbahn ihrer Heimatsonne oder anderer Sonnen platziert haben.

Und zwar in der Art und Weise, dass außenstehende, in der richtigen Sichtlinie liegende Beobachter den Transit solcher Objekte im optischen Licht entweder direkt oder indirekt beobachten können. Sie wären weitaus kleiner als Dyson-Sphären, aber groß genug, um von Zivilisationen auf unserem technischen Niveau entdeckt zu werden.

Wir schlagen einen alternativen Weg für ein neues SETI-Programm vor. Von der Überlegung ausgehend, dass künstliche planetengroße Körper um andere Sterne existieren könnten und dass solche Objekte aus der Sicht eines bestimmten fernen Beobachters immer an dem Mutterstern vorbeiziehen, erhalten wir die Chance, diese mit der Transit-Methode zu entdecken und näher zu bestimmen. Hierbei gehen wir von der Annahme aus, dass künstliche Strukturen während des Transits anders erscheinen als natürliche Körper.

Todessterne in Sichtlinie - Via Simulation Artefakte aufgespürt

Um die fragliche Theorie zu testen, fütterten Arnold und sein Team ihren Computer mit Daten bekannter extrasolarer Transits und simulierten fiktive Artefakte und Vorbeiflüge. Als Bezugsstern nahmen sie HD 209458, eine sonnenähnliche Welt, bei der 1999 der erste Sonnendurchgang eines Exoplaneten (HD 209458b) überhaupt beobachtet wurde.

Von Exoplaneten ist bekannt, dass nicht allein deren Größe und Masse, sondern auch deren Form die Transit-Lichtkurve merklich beeinflussen. So präsentieren sich bei Ringplaneten oder an den Polen stärker abgeplatteten Planeten die Amplituden im Diagramm signifikant anders als bei durchschnittlichen Exoplaneten. Je stärker ein Planet von seiner Kugelform abweicht und je größer sein Ringsystem, desto auffälliger sieht seine Lichtkurve aus.

Dieser Effekt muss bei bizarr geformten Artefakten noch stärker zum Tragen kommen, sagte sich Arnold und wählte für das Computerexperiment drei nichtsphärische Typen: Dreiecke, "Two-Screen" und "Six-Screen"-Objekte (siehe Bilder).

Die Messungen führten zu einem eindeutigen Resultat: Nichtkugelförmige künstliche Objekte wie Dreiecke oder noch exotischere Formen weisen allesamt eine sehr spezifische Lichtkurve auf. So erzeugte der simulierte Vorbeiflug eines symmetrischen angeordneten "Two-Screen"-Objekts zwei identische Lichtkurven. Bei einem Exoplaneten wäre es indes nur eine gewesen.

Dieser Effekt verstärkt sich, sobald die außerirdischen Konstruktionen nicht einzeln, sondern in Formation in Erscheinung treten. Bei multiplen Objekten, die beispielsweise in zeitlich abgestimmten Abständen - entweder periodisch oder absichtlich unregelmäßig - ihren Mutterstern passieren, fallen die Amplituden noch deutlicher aus, insbesondere wenn die Artefakte zusätzlich rotieren.

Mehrere künstliche Objekte produzieren Lichtkurven, die sehr leicht von natürlichen Transits zu unterscheiden sind. Wenn dagegen ein einzelnes artifizielles Objekt an dem Stern vorbei zieht, erschwert dies die Bestimmung seiner wahren Natur.

Noch klarere Konturen gewinnt die Lichtsignatur, wenn das Objekt exotisch geformt ist, im besten Fall sogar mehrere Körper am Stern entlang ziehen, die verschieden gestaltet sind. Nicht zuletzt mithilfe der Transithäufigkeit der artifiziellen Gebilde und dem von den Konstrukteuren gewählten Timing können Forscher auf die Kommunikationsbereitschaft der Außerirdischen rückschließen.

Sollten irdische Astronomen mit dem Corot-Weltraumobservatorium der Europäischen Raumfahrtagentur ESA oder der orbitalen Kepler-Sternwarte der NASA in erdnahen kosmischen Gefilden multiple Transits beobachten und dabei abweichende Lichtkurven registrieren, wäre dies laut Arnold ein klares Indiz dafür, dass eine extraterrestrische hochstehende Technologie versucht, einen interstellaren Dialog zu etablieren.

Wenn ein Objekt allein an dem Stern vorbei zieht, wenn also nur ein Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt vor dem Stern steht, würden wir in puncto Helligkeit eine Folge von identischen Abnahmen wahrnehmen, die wie ein binärer Code aussähen: Transit - kein Transit.

Möglicherweise würden Astroingenieure sogar die Lichtkurven manipulieren und in ihnen Botschaften verstecken. Auf jeden Fall würden sie, um die Erfolgsaussichten zu erhöhen, nicht allein ein einzelnes künstliches Objekt auf die Reise schicken, sondern sich einer Vielzahl von Objekten bedienen.

Todessterne in Sichtlinie - Transit als neue OSETI-Variante

Luc Arnold hält die Transit-Variante für weitaus effektiver als das klassische OSETI-Verfahren, bei dem vornehmlich extrem kurze Laserpulse oder ungewöhnliche Lasersignal-Muster im Fokus stehen. Denn artifizielle, erdgroße Kunstplaneten würden viele Jahrmillionen um ihren Heimatstern kreisen und somit mit dem gegenwärtigen astronomischen Teleskopen gut zu lokalisieren sein.

Laserstrahlen hingegen würden auf ihrer einsamen Odyssee durchs All mit der Zeit enorm an Strahlkraft verlieren. Treffen diese etwa auf Gas- oder Nebelwolken, schwächt sich ihr Licht derart ab, dass vor allem die via Laser ausgesandten Nanosekunden-Pulse im kosmischen Lichtmeer untergehen. Bei der Transit-Option dagegen bräuchten die Aliens ihre gigantischen Kunstobjekte gleichwohl nur mit Triebwerken etc. zu bestücken, damit sie manövrierfähig und auf den künstlichen Umlaufbahnen stabil bleiben.

So nimmt es nicht wunder, dass Arnold für die SETI-Gemeinde und die Planetenjäger-Zunft einen praktikablen Vorschlag parat hat, der zwar nach ferner Zukunftsmusik klingt, den aber seiner Ansicht nach unsere Nachfahren eines Tages unbedingt beherzigen sollten:

Transits von künstlichen Objekten können in Zukunft auch ein Mittel für die interstellare Kommunikation von der Erde aus sein. Daher sollten unserer Empfehlung nach künftige Generationen später daran denken, mehrere erdgroße Artefakte in die Umlaufbahn unseres Heimatstern zu platzieren, um (für Aliens) erkennbare und intelligente Transits zu produzieren.

Bauanleitung für ein irdisches Artefakt

Wie ein von der Menschheit gebautes erdgroßes Artefakt später einmal aussehen könnte, beschrieb Luc Arnold in einem Fachbeitrag vor mehr als sieben Jahren. Danach könnten unsere fernen Nachfahren mit Leichtigkeit einen riesigen, aus Eisen bestehenden Schirm errichten. Seine Dicke würde nur einen Mikrometer (0,001 Millimeter) betragen und sein Durchmesser sage und schreibe 12.000 Kilometer aufweisen. Für den Bau einer derartigen Sphäre müsste Eisen in einer Menge verarbeitet werden, die Arnolds Berechnungen zufolge aufeinander gestapelt einen Durchmesser von 632 Meter ergäbe.

Da Eisen auch in ferner Zukunft auf Mutter Erde ein kostenbares Gut bleiben wird, sollten unsere Nachkommen das Material aus dem Hauptasteroidengürtel beziehen, wo eisenreiche Asteroiden vom Typ-M als Metalllieferant en masse zur Verfügung stehen. Ratsam wäre es, die Riesenblende noch vor Ort, sprich im Asteroidengürtel zu bauen und zusammenzusetzen.

Um den Schirm in die richtige Parkposition zu bringen, sollte er zeitweise zum Sonnensegler umfunktioniert werden. Vorangetrieben vom solaren Lichtdruck, würde das kreisförmige Gebilde schnell Fahrt aufnehmen. Seine Konstrukteure sollten es sodann in die bestmögliche Position zwischen Erde und Sonne bringen, von wo es ungestört seine Kreise um die Sonne ziehen und viele Transits generieren soll. Geht es nach Luc Arnold, dann wäre der ganze Aufwand gerechtfertigt und nur einem Ziel untergeordnet. Der Schirm diente ausschließlich der Kommunikation und Kontaktaufnahme mit einer außerirdischen Technologie. Nicht mehr und nicht weniger.

Magische Astroingenieure - alles ist denkbar

So fantastisch Arnolds vor knapp acht Jahren erstmals eingebrachte Idee auch anmutet und eher dem Science-Fiction-Genre entliehen als wissenschaftlich fundiert zu sein scheint - es geht noch um Nuancen absonderlicher. Zu guter Letzt könnten nämlich alle vermeintlich natürlichen astrophysikalischen Phänomene theoretisch auch einen künstlichen Ursprung haben, ob es hierbei nun um Dunkle Energie, Schwarze Löcher, Pulsare, Minipulsare, Neutronensterne, Quasare, Neutrinos, Gravitationswellen oder um Gammastrahlenblitze handelt. Denn für jedes dieser Phänomene könnten nach Meinung zahlreicher SETA-Forscher Superzivilisationen verantwortlich sein, die entweder absichtlich Botschaften ins All senden oder nur ihrer regulären Arbeit nachgehen und dabei jede Menge "Dreck" produzieren.

So bizarr diese Hypothese beim ersten Lesen wirkt - sie hat auch ihre Anhänger, selbst unter den seriösen und arrivierten SETI-Forschern. Zu diesen zählt fraglos Seth Shostak, ein konservativer, dennoch begeisterungsfähiger Skeptiker und Könner seines Fachs. Der Chefastronom des SETI-Instituts stellte 2002 en passant die Überlegung an, ob das ungewöhnliche Aussehen der M82-Galaxie, die "zu explodieren" scheint, wirklich das Ergebnis eines astrophysikalischen Prozesses sei:

Man kann versuchen, das mit natürlichen Prozessen zu erklären. Aber vielleicht wird dort auch gerade ein großer galaktischer Krieg ausgetragen, wer weiß?

Auch mit Blick auf extraterrestrische künstliche geschaffene Strukturen kann eigentlich jeder geneigte SETA-Fantast alle astrophysikalischen Phänomene mit dem bunten Treiben von Alien-Astroingenieuren erklären oder "wegerklären".

Praktisch jede Helligkeitsschwankung eines Sterns, jede noch so winzige Veränderung in seinem Lichtspektrum, jede unbekannte Röntgenstrahlenquelle, jeder aus dem Takt geratende Pulsar, jeder ungewöhnliche Gammastrahlenblitz, jede verfrühte oder verspätete Supernova-Explosion könnte eine Superzivilisation beim Bau von Artefakten absichtlich oder unabsichtlich verursacht haben.

Megatechnologien könnten Wurmlöcher herstellen und stabilisieren - und sie zum Kunstwerk verklären. Sie könnten intergalaktische Manipulationen vornehmen, um astrale Denkmäler zu errichten, die ihre kosmische Omnipotenz unterstreichen.

Was auch immer die magischen Astroingenieure machen - wir können über Zauberkünste dieses Niveaus nur rätseln und staunen, so wie es der weitsichtige Arthur C. Clarke in einem seiner drei Gesetze andeutet: "Jede hinreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden." So gesehen sind der Fantasie hier keine Grenzen gesetzt.

Und Fantasie à la Clarke ist gefragt. Eine Rückbesinnung auf den Mond scheint zeitgemäßer und erfolgversprechender denn je. Schließlich hat zumindest auf dem lunaren Begleiter der Erde literarisch der erste extraterrestrische Monolith das Licht unserer Sonne erblickt. Und hier könnte nach Ansicht eines sehr bekannten Physikers zugleich auch jener Ort sein, an dem wir dereinst das Antlitz eines fremden, nicht von Menschenhand geschaffenen Artefakts erblicken, das viele Millionen Jahre lang auf seine Freilegung wartete …

Computersimulation eines Planetentransits und den damit einhergehenden Lichtabfall, gemessen von dem NASA-Weltraum-Teleskop Kepler.