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Crires+ (gesprochen Crires+), ein astrophysikalisches Beobachtungsinstrument, steht seit vier Jahren im Hauptquartier der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Garching zwecks Wartungsarbeiten und einer Erweiterung um 6 optisches Gitter, um noch genauere Messungen an Sternen durchführen zu können. Zuvor befand sich dieses Gerät am sogenannten „Very Large Telescope“, kurz VLT, in Chile, um dort Beobachtungen an Sternen zu vollziehen. Doch wofür steht Crires Plus, was macht es genau und warum wird es umgebaut?
Was macht Crires (+) ?
Crires+ hieß vor seinem Umbau nur Crires. Es sammelt das verstärkte Licht von Sternen. Ein Infrarot-Spektrograph spaltet das gemessene Licht in seine spektralen Bestandteile auf. Dadurch entsteht ein Linienspektrum (siehe Bild unten), das Experten anschließend auswerten können. Damit das Instrument nicht die lokale Umgebungstemperatur, sondern nur die thermische Strahlung des Sternes misst, kühlen die Wissenschaftler das Gerät zuerst mit flüssigem Stickstoff auf -120 °C ab und dann mit Closed Cycle Coolern weite auf -220°C.
Aus seinen Eigenschaften setzt sich der Name „Crires“ zusammen. Crires steht für „CRyogenic high resolution InfraRed Echelle Spectrograph“. „Cryro“ bedeutet tiefgekühlt. „Echelle“ ist eine Leiter (eine Art optisches Gitter), die für die Aufspaltung des gesammelten Sternenlichts verantwortlich ist.
Wie funktioniert Crires +
Zunächst sammelt der 8-Meter-Spiegel des angeschlossenen Teleskops das Licht. Anschließend trifft es durch den Crires-Eintrittsspalt auf die 6 oben gennanten Gitter. Dadurch erzeugt das Gerät ein Lichtspektrum. Darauf folgt ein ein Leiter, das letztes Gitter (Echelle), das um 90° zum den anderen Gitter gedreht ist. Im Strahlengang dahinter befindet sich eine Kameralinse, die die Spektren mit ihren Absorptionslinien auf einem infrarot-empfindlichen Detektor abbildet.
Durch die sechs neuen Gitter in Strahlengang wird Crires zu Crires+. Sie sorgen dafür, dass der abgebildete Spektralbereich zehnmal größer ist als mit nur einem Gitter. Außerdem zieht es das Spektrum auseinander. Durch die Aufspaltung des Lichts werden Linien im infraroten Bereich sichtbar (siehe Bild).
Spektrum von Crires+, ©ESO
Planeten in Spektren entdecken
Durch monatelange Messreihen kann ein Experte feststellen, ob ein Planet den beobachteten Stern umkreist. Ist ein Planet vorhanden, vollzieht der Stern eine kreisförmige Bewegung, die sich in einer wiederkehrenden Verschiebung im Spektrum niederschlägt. Durch das Ausmaß und die Wiederholungsdauer der Verschiebung leiten Experten die Masse des Planeten und seine Entfernung zum Stern ab. Diesen möglichen Planeten bezeichnen Wissenschaftler als „Exoplaneten“. Das ist ein Planet, der sich nicht in unserem Sonnensystem befindet.
Messung möglicher Biomarker
In einer weiteren, wesentlich anspruchsvolleren Messmethode möchten die Forscher das Spektrum des Exoplaneten aus dem tausendmal helleren Spektrum des Sterns entnehmen. Der Planet zieht in seiner Bewegung vor und hinter der Sternscheibe vorbei. Dadurch passiert es, dass der Planet an einem bestimmten Punkt direkt vor dem Stern ist und ihn somit teilweise verdeckt. Wenn dies geschieht, kann der Beobachter durch eine weitere Analyse bei den hellsten Planeten theoretisch das Planetenspektrum erkennen und messen.
Stoffwechsel und biologische Aktivitäten auf einem Planeten ändern die chemische Zusammensetzung der Planetenatmosphäre. Die Struktur der Moleküle innerhalb der Planetenatmosphäre kann ein Experte aus dem Spektrum des Planeten ablesen. Die Moleküle, die sich in der Atmosphäre befinden, hinterlassen auffällige Linien im Spektrum. Manche der Moleküle können Erkennungszeichen bzw. -merkmale für biologische Aktivität und somit für Leben auf dem entsprechenden Planeten sein. Solche Moleküle nennen Wissenschaftler Biomarker.
Wiederinbetriebnahme von Crires
Das Upgrade von Crires zu Crires+ dauert noch ein halbes Jahr. Dann transportiert die ESO es wieder zum astronomischen Observatorium nach Chile und bringt es an das Very Large Telescope mit seinem 8-Meter-Spiegel an, um dort die oben beschriebenen Messungen durchzuführen.
Wenn es dann so weit ist, werden wir erfahren, ob und wo es Leben außerhalb der Erde gibt, denn wie Dr. Reinhold Dorn, der Projektleiter von Crirse+ bei der ESO in Garching sagt: „Ich bin mir sicher, dass es irgendwo dort draußen Leben gibt. Wir haben es nur noch nicht gefunden!“
