NASAs Roman-Teleskop wird aktiven Koronografen zur Exoplaneten-Bildgebung einsetzen

Das bevorstehende Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA, das frühestens Ende nächsten Monats starten soll, wird den ersten aktiven Koronografen mit sich führen, der je im Weltraum eingesetzt wurde. Dieses Instrument ist darauf ausgelegt, den Großteil des Lichts eines Sterns auszublenden, sodass Astronomen Planeten, die andere Sterne umkreisen, direkt abbilden können – insbesondere solche, die denen in unserem Sonnensystem ähneln. Die Mission könnte letztlich den Weg für ein zukünftiges Teleskop ebnen, um die ersten Bilder von erdähnlichen Welten aufzunehmen.

Das Teleskop wird das Gebiet der Exoplanetenforschung beeinflussen, indem es Forschern ermöglicht, kleinere, schwächere und näher an ihrem Stern umlaufende Planeten zu sehen als je zuvor. Im Gegensatz zu früheren Koronografen auf Hubble und dem James-Webb-Weltraumteleskop, die statische Blocker verwenden, setzt Romans System auf aktive Wellenfrontkontrolle. Es misst verbleibendes Sternenlicht und unterdrückt es mithilfe von zwei verformbaren Spiegeln, die jeweils ein 48x48-Raster winziger Aktuatoren aufweisen, die die Spiegeloberfläche um nur 10 Pikometer – etwa ein Zehntel des Durchmessers eines Wasserstoffatoms – verstellen können. Diese Technik soll die Empfindlichkeit für Exoplaneten im Vergleich zu aktuellen weltraumgestützten Koronografen um den Faktor bis zu 1.000 verbessern.

Dies ist wichtig, weil fast alle bisher fotografierten Exoplaneten massiv, jung und weit von ihren Sternen entfernt sind – ganz anders als die Planeten in unserem Sonnensystem. Roman könnte ein echtes Jupiter-Analogon direkt abbilden: einen ausgewachsenen Gasplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern in einer Entfernung von einigen Erdorbitalradien umkreist. Ein solcher Planet würde hauptsächlich das Licht seines Sterns reflektieren, nicht durch innere Wärme glühen. Die Weitwinkelkamera des Teleskops mit etwa 300 Megapixeln wird auch Bilder aufnehmen, die etwa 100-mal größer sind als Hubbles weiteste Aufnahmen bei ähnlicher Auflösung, was Astronomen hilft, Dunkle Materie und Dunkle Energie zu untersuchen und rund 100.000 neue Exoplaneten zu entdecken.

Hintergrund: Das Roman Space Telescope ist nach Nancy Grace Roman benannt, der ersten Chef-Astronomin der NASA. Es wird sowohl eine Weitwinkelkamera als auch das Koronografen-Instrument tragen. Der Koronograf verwendet Masken, darunter „Siliziumgras“ – mikroskopische Spitzen, die Photonen einfangen, um Streulicht von den Detektoren fernzuhalten. Javier Viaña, ein Harvard-Forschungswissenschaftler mit Projekten, die für Romans erstes Beobachtungsjahr ausgewählt wurden, verglich den Sprung mit dem Übergang von „ein paar Leute interviewen“ zu „eine globale Volkszählung durchführen“.

Nächste Schritte: Das Teleskop soll bis Ende nächsten Monats starten. Sobald es in Betrieb ist, wird es mit dem Koronografen Sternensysteme einzeln beobachten, um Exoplaneten direkt abzubilden, die zu schwach waren, um gesehen zu werden. Ein Erfolg könnte die Technologie demonstrieren, die für eine zukünftige Mission zur Fotografie erdähnlicher Planeten erforderlich ist, und damit das erfüllen, was der leitende Maschinenbauingenieur Brandon Creager als „entscheidenden Meilenstein für … die Entdeckung von Erde 2.0“ bezeichnet.