Sieben erdähnliche Planeten umkreisen den Stern Trappist-1, aber könnte einer von ihnen Leben beherbergen?(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Die jüngste Suche nach außerirdischen Signalen im Planetensystem TRAPPIST-1 hat eine neue Strategie getestet, die es den Astronomen ermöglichen wird, in Zukunft effizienter und gezielter nach technologischem außerirdischem Leben zu suchen.
TRAPPIST-1 ist ein Mehrplanetensystem in etwa 40,7 Lichtjahren Entfernung. Seine sieben felsigen Welten, von denen einige in der bewohnbaren Zone liegen – der Zone um einen Stern, in der es weder zu heiß noch zu kalt für einen Planeten ist, um flüssiges Wasser zu beherbergen – sind alle so dicht aneinander gereiht, dass sie ihren Stern alle paar Tage passieren. Die Anzahl der Planeten und ihre relative Nähe zu uns machen das TRAPPIST-1-System zu einem verlockenden Ziel für die Suche nach extraterrestrischer Intelligenz (SETI).
Obwohl diese jüngste Suche – bei der das Allen Telescope Array von Radioteleskopen in Kalifornien insgesamt 28 Stunden lang TRAPPIST-1 abhörte – keine außerirdischen Signale entdeckte, „ging es bei der Studie darum, eine effizientere Suchstrategie zu demonstrieren, die die natürliche Bahnkonfiguration eines Edge-on-Multi-Planeten-Systems zu unserem Vorteil nutzt“, so Nicholas Tusay, Doktorand an der Penn State University, gegenüber kosmischeweiten.de.
Traditionell hat SETI den Himmel auf der Suche nach starken, an uns gerichteten Signalen abgesucht. Nachdem jedoch jahrzehntelang nichts gefunden wurde, ziehen die SETI-Forscher zunehmend andere Strategien in Betracht. Dazu gehört die Suche nach Funklöchern: zufällige Übertragungen, die nicht für uns bestimmt sind, aber von einem Planetensystem ausgehen könnten. Solche Übertragungen könnten von Kommunikations- und Raumschiffsemissionen bis hin zu Radar oder sogar dem Äquivalent eines außerirdischen Fernsehers reichen. Da diese zufälligen Leckagen jedoch nicht mit der Absicht gesendet werden, Lichtjahre entfernt gehört zu werden, wären sie wahrscheinlich von viel geringerer Leistung als absichtliche Signale.
Die Wahrscheinlichkeit, dass wir ein solches Leck zufällig entdecken, wäre also gering, also brauchen wir Strategien, die die Chancen verbessern können.
Zu diesem Zweck leitete Tusay die Beobachtungen von TRAPPIST-1, die sich ein Phänomen zunutze machten, das als Planeten-Planeten-Bedeckungen (PPOs) bezeichnet wird. Eine Bedeckung findet statt, wenn sich ein Objekt am Himmel vor einem anderen zu bewegen scheint. Da die sieben Planeten von TRAPPIST-1 in einer Ebene um ihren Stern kreisen, die fast perfekt auf uns ausgerichtet ist, können wir viele PPOs beobachten, bei denen sich die beiden an der PPO beteiligten Planeten und unsere Detektoren in einer direkten Linie befinden.
Nun nehmen wir an, dass Übertragungen von dem Planeten, der bedeckt wird, an den Planeten gerichtet sind, der die Bedeckung vornimmt. Bei diesen Übertragungen könnte es sich um Kommunikationen handeln, die denen des Deep Space Network (DSN) der NASA ähneln, in dem große Radiosender in Canberra, Madrid und Kalifornien in ständigem Kontakt mit unserer Flotte interplanetarer Raumfahrzeuge stehen. Ebenso ist es möglich, dass wir während eines PPO, wenn sich zwei Planeten und wir selbst in einer Linie befinden, Funkübertragungen zwischen den beiden Planeten aus dem außerirdischen Äquivalent des Deep Space Network auffangen könnten. Genau danach wurde bei der jüngsten Durchmusterung von TRAPPIST-1 gesucht.
Im Vergleich zum TRAPPIST-1-System wird der innere Teil des Sonnensystems und seine bewohnbare Zone gezeigt. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
„TRAPPIST-1 ist das ideale Labor, weil es bekannte Transitplaneten hat, die fast perfekt auf der Kante stehen, und es ist so nah, dass wir genug Empfindlichkeit haben, um bestimmte Signale zu entdecken“, sagte Tusay.
Es wurden keine Signale entdeckt, aber wir brauchen nicht traurig zu sein.
Das liegt daran, dass das Allen Telescope Array nur empfindlich genug ist, um interplanetarische Übertragungen bei TRAPPIST-1 zu erkennen, die mit einer Leistung ausgestrahlt werden, die der eines Senders von der Größe Arecibos entspricht. Vor seinem Zusammenbruch im Jahr 2020 war das Arecibo-Radioteleskop eine 305 Meter (1.000 Fuß) große Schüssel. Ein leistungsfähiger Sender wie Arecibo wäre für die interplanetare Kommunikation jedoch „zu viel des Guten“, so Tusay. Die Teleskope des DSN sind im Vergleich dazu kleiner und haben eine geringere effektive Leistung – zu gering, als dass das Allen Telescope Array sie erfassen könnte. Wenn es jedoch gegen Ende dieses Jahrzehnts seinen wissenschaftlichen Betrieb aufnimmt, sollte das Square Kilometer Array in Südafrika und Australien über die nötige Empfindlichkeit verfügen, um Übertragungen auf DSN-Ebene während PPO-Ereignissen zu erkennen.
Das Allen Telescope Array Experiment hat nun gezeigt, dass diese PPO-Methode machbar ist. Das ATA beobachtete sieben PPO-Ereignisse während der 28 Stunden, die es im Jahr 2022 auf TRAPPIST-1 blickte. Insgesamt hat es in dieser Zeit 25 Millionen Radiosignale entdeckt.
„Das meiste davon sind Hochfrequenzstörungen (RFI) von unserer eigenen Kommunikation, die wir herausfiltern mussten“, so Tusay.
Das Allen Telescope Array in Kalifornien hat das TRAPPIST-1-System belauscht. (Bildnachweis: SETI Institute)
Radiofrequenzstörungen (RFI) sind der terrestrische Hintergrund von Funksignalen auf der Erde, vom Mobiltelefon bis zum Flughafenradar. Um RFI leichter aus den Beobachtungen zu entfernen, entwickelte Tusay die so genannte NBeamAnalysis-Pipeline. Dabei handelt es sich um einen Computercode, der in der Lage ist, Signale, die nur vom Ziel, in diesem Fall TRAPPIST-1, kommen, von RFI zu unterscheiden, die in anderen Richtungen im Sichtfeld des Teleskops zu sehen sind. Auf diese Weise konnte der Code die 25 Millionen Signale auf nur 2.264 reduzieren, die eine weitere Untersuchung durch einen Menschen erfordern.
„Anstatt zig Millionen von Treffern mit dem Auge zu prüfen, muss ich nur ein paar Tausend durchsehen, und die meisten davon sind für das menschliche Auge immer noch als RFI erkennbar“, so Tusay.
Im Endeffekt waren alle bei den TRAPPIST-1-Beobachtungen entdeckten Signale RFI, aber es gibt Gründe, warum das Allen Telescope Array weiter suchen sollte. Obwohl wir über die Art eines außerirdischen Kommunikationssystems und darüber, wie oft erdfremde Wesen mit benachbarten Planeten kommunizieren würden, nur Vermutungen anstellen können, ist ein Vergleich ihrer Signale mit unserem eigenen Deep Space Network ein guter Ansatzpunkt. Tusays Team schätzt, dass das DSN etwa ein Drittel der Zeit zum Mars sendet, was bedeutet, dass Außerirdische im Durchschnitt drei PPO-Ereignisse von Erde und Mars beobachten müssten, um zu sehen, dass wir ein Signal an eines unserer Raumfahrzeuge um den Roten Planeten senden. Wenn die Außerirdischen bei TRAPPIST-1 einer ähnlichen Kadenz folgen, müssten wir mindestens drei PPO-Ereignisse von jeder Planetenkombination beobachten, um die besten Chancen zu haben, sie zu entdecken.
Dies wirft eine Frage auf: Könnten Außerirdische nach PPOs von Planeten in unserem eigenen Sonnensystem Ausschau halten? Diese würden seltener stattfinden als im TRAPPIST-1-System, wo die Planeten so nahe an ihrem Stern sind, dass sie ihn in wenigen Tagen umkreisen. Umgekehrt kämen PPOs von Erde und Mars etwa alle zwei Jahre vor. Um einen PPO von Erde und Mars zu sehen, müssten sich Außerirdische außerdem auf einem Planeten befinden, der einen Stern umkreist, der sich in der Ekliptik am Himmel befindet, denn die Ekliptik ist die Ebene unseres Sonnensystems, und nur wenn sie diese Ebene von der Seite sehen, können sie Transite oder Bedeckungen sehen.
Ich weiß, dass die Suche nach Beweisen dafür, dass unsere eigenen DSN-Übertragungen aufgefangen wurden, ein aktives Forschungsgebiet anderer SETI-Wissenschaftler ist“, so Tusay. „Ich persönlich denke, dass diese Suchstrategie ihre Berechtigung hat.“
In der Zwischenzeit müssen wir weiter in den Himmel lauschen – und dank dieser neuen Beobachtungen von TRAPPIST-1 haben wir jetzt zumindest eine bessere Vorstellung von den besten Zeiten, in denen wir lauschen können.
Die Ergebnisse werden in einem Artikel beschrieben, der zur Veröffentlichung im The Astronomical Journal angenommen wurde, und es gibt einen Vorabdruck auf arXiv.
