Spitzer-Teleskop Des Kosmos kalte Schulter

Jeder kennt die Bilder des "Hubble"-Weltraumteleskops, das in dieser Woche 15 Jahre alt wurde. Aber so atemberaubend sie sind, sie zeigen den Kosmos doch nur durch eine spezielle Brille. Denn "Hubble" sieht nur, was heiß genug ist, um sichtbares Licht abzustrahlen.

Der 41 Lichtjahre entfernte Stern HD69830 etwa erschiene ihm nur als kleiner oranger Punkt. Sein Licht verriete nicht mehr, als daß da eben ein Stern ist, etwa so groß und so alt wie unsere Sonne. Kein Hinweis darauf, daß HD69830 über einen gewaltigen Asteroidengürtel verfügt, einen Schwarm aus Hunderttausenden von Steinbrocken, 25 mal so massiv wie der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter.

„Spitzer“ ist für den Infrarotbereich zuständig

Die Astronomen des Jet Propulsion Laboratory der Nasa, die kürzlich die Entdeckung dieses ersten Asteroidengürtels um einen sonnenähnlichen Stern verkündeten, hatten HD69830 durch eine andere Brille betrachtet. Durch sie sieht der Kosmos, wie die Bilder auf dieser Seite zeigen, etwas anders, aber keineswegs weniger faszinierend aus als durch die Hubble-Linsen: "Spitzer" heißt eines der neuesten Geräte in der wachsenden Flotte weltraumgestützter Teleskope, mit denen Forscher den Geheimnissen des Kosmos heute auf allen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums nachstellen: von den höchstfrequenten Gammastrahlen, auf die es der europäische Forschungssatellit "Integral" abgesehen hat, über die Röntgenteleskope "XMM Newton" und "Chandra", bis hinunter zu dem im All kreisenden Mikrowellenempfänger "WMap", der dem Nachhall des Urknalls lauscht. Nur die langwelligen Radiostrahlen, für die die Erdatmosphäre bei jedem Wetter fast völlig durchlässig ist, werden noch ausschließlich von der Erde aus beobachtet.

"Spitzer" ist für den Infrarotbereich zuständig. Seine drei Kameras registrieren Licht mit Wellenlängen zwischen drei und 180 Tausendstel Millimeter (auch Mikrometer oder einfach nur Micron genannt). Astronomisch ist das aus vielen Gründen interessant: So werden Infrarotstrahlen nicht nur von glühenden Sternoberflächen und fluoreszierenden Gaswolken in der Umgebung heißer Sterne abgestrahlt, sondern auch von sehr viel kühleren Objekten, extrasolaren Planeten etwa oder sogenannten "braunen Zwergen". Letztere sind mißglückte Sterne, die bei ihrer Entstehung aus einer kollabierten Gaswolke zu wenig Masse abbekommen haben. Sie wurden nie heiß genug, um in ihrem Inneren dauerhafte Kernreaktionen zu zünden und selbständig zu leuchten. Sind sie aber noch jung oder werden sie von einem anderen Stern aufgeheizt, leuchten sie schwach im Infrarotbereich.

Die kältere Seite des Kosmos

Das gleiche gilt für Scheiben aus Staub und Gas, die viele junge Sterne umgeben. Oft sind solche Scheiben immer noch viel zu klein, als daß man sie selbst durch ein großes Weltraumteleskop wie "Spitzer" direkt sehen könnte. Aber sie verraten sich durch das Spektrum der Infrarotstrahlung des gesamten Sternsystems (siehe Grafik). Auch dem jetzt entdeckten Asteroidengürtel um HD69830 kamen die Forscher so auf die Schliche: Der Staub, der sich dort durch die ständigen Kollisionen der kosmischen Brocken angesammelt hatte, verriet ihn.

Infrarotstrahlung offenbart also eine kältere, staubigere Seite des Kosmos als das gleißende, für das menschliche Auge sichtbare Sternenlicht. Aber darüber hinaus zeigt sie uns auch ein ferneres Universum. Denn auch Licht, das von Sternen einst als ultraviolette oder sichtbare Wellen abgestrahlt wurde, dann aber mehrere Milliarden Jahre unterwegs war, kommt bei uns als Infrarotstrahlung an. Ursache hierfür ist die ständige Ausdehnung des Universums. Lichtwellen werden dabei gewissermaßen gestreckt, und je länger sie durch den expandierenden Raum hindurch unterwegs sind, desto mehr verschiebt sich ihre Wellenlänge hin zum roten Ende des sichtbaren Spektrums - und schließlich darüber hinaus. Die fernsten Galaxien, deren Licht sich in der Frühzeit des Universums auf den Weg machte, leuchten für uns überwiegend infrarot.

Kühlmittelvorrat ist bis 2008 verdampft

Das langwellige Licht hat die sympathische Eigenschaft, interstellare Wolken zu durchdringen, die sonst den Blick auf etliche Regionen der Milchstraße verstellen. Die Erdatmosphäre dagegen ist praktisch undurchdringlich für Infrarotwellen. Infrarot-Teleskope müssen deshalb im Weltraum installiert werden.

Dort hat man allerdings mit anderen technischen Schwierigkeiten zu kämpfen. Schon auf der Erde ist der größte Störfaktor die Wärmestrahlung der Umgebung. Könnten wir Strahlung um 10 Mikrometer herum sehen, würden wir und alles um uns herum leuchten wie Feuer. Infrarot-Teleskope müssen daher stets mit flüssigem Helium auf wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden - auch im Weltraum, wo sie durch Sonne und Erde erwärmt werden. Durch ihre Nähe ist die warme Erde dabei besonders störend. Anders als frühere Instrumente wurde "Spitzer" nach seinem Start im Sommer 2003 daher nicht in einem Erdorbit stationiert, sondern in eine Umlaufbahn um die Sonne geschossen. Bis sein Kühlmittelvorrat 2008 verdampft ist, wird es uns von dort aus den infraroten Kosmos zeigen.