Montag, 8. Oktober 2012

Dyson-Sphären: Astronomen suchen nach gewaltigen außerirdischen Kraftwerken im All


Kugelschnitt-Diagramm einer idealisierten Dyson-Sphäre mit einem Radius von 1 AE in Anlehnung an Dysons Originalkonzept
| Copyright: Ed629, (Wikimedia Commons)


University Park (USA) - Im Juni 1960 präsentierte der US-amerikanische Physiker und Mathematiker Freeman Dyson erstmals seine Theorie, nach der jede Zivilisation irgendwann aufgrund ihres enormen Energiebedarfs an den Punkt gelangt, an dem sie - um die Energie ihres Zentralgestirns optimal nutzen zu können - ihren Stern vollständig mit einer idealerweise kugelförmigen Konstruktion umbaut, mit der die Energie des Stern direkt absorbiert werden kann. Solche gewaltigen "Dyson-Sphären", so der Wissenschaftler damals in der Fachzeitschrift "Science", sollten dann auch von Astronomen auf der Erde entdeckt und identifiziert werden können. Auf den Spuren des Allroundgenies Dyson, haben sich nun US-Astronomen erneut daran gemacht, solche gewaltigen Kraftwerke im All zu suchen.

Zwei Jahre lang wollen die Astronomen um Jason Wright von der Penn State University nicht nur in der Milchstraße sondern auch in anderen Galaxien nach Hinwesen auf Dyson-Sphären suchen und werden dabei finanziell von der Templeton Foundation unterstützt, die Projekte fördert, die sich den "großen Fragen der Menschheit" widmen.


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Da eine solche Konstruktion mechanisch wahrscheinlich nicht umsetzbar wäre, will sich das sich das Team im Wright jedoch nicht auf vollständige Dyson-Hüllen, die einen Stern also komplett umschließen würden (s. Abb. o.), konzentrieren. "Sehr viel wahrscheinlicher ist, dass es sich um einen Schwarm von Kollektoren (rund um einen Stern) handelt (s. Abb. u.)", zitiert die US-Zeitschrift "The Atlanctic" (theatlantic.com) den Astronomen.

Zahlreiche Energiekollektoren umkreisen einen Stern und bilden dadurch einen sogenannten Dyson-Schwarm (Illu.).
| Copyright: Ralf C. (http://wikipedia.org/wiki/Benutzer:Rfc), cc-by-sa 3.0

Während die Vorstellung von Dyson-Sphären zunächst wie wilde Science-Fiction klingen mag, werden derartige Konstrukte zur zukünftigen Energiegewinnung durchaus schon heute diskutiert. Auch im Vergleich mit dem SETI-Programm, das hauptsächlich nach Radiosignalen außerirdischer Zivilisationen fahndet, gehe die Suche nach Dyson-Sphären von deutlich weniger hypothetischen Annahmen aus.

"Per Definition, nutzt Leben in jeglicher Form Energie, die letztendlich in Form von Restwärme abgestrahlt werden muss", erläutert Wright. "Je größer eine Zivilisation wird und je mehr Energie sie nutzt, desto mehr Wärme gibt sie auch ab. Ebenfalls per Definition reproduziert Leben sich selbst und dies beinhaltet die Möglichkeit eines exponentiell steigenden Energiebedarfs. Ab einem bestimmten Punkt könnte dieser Energiebedarf die Kapazitäten, die der Heimatplanet einer solchen Zivilisation selbst zur Verfügung stellt, bzw. von diesem aus generiert werden kann, übersteigen. Stetig anwachsende Zivilisationen haben also keine andere Wahl, als irgendwann Energie von anderen Planeten und schlussendlich direkt von ihren Zentralgestirnen zu gewinnen."

Am Beispiel der Erde erörtern die Forscher, dass unsere Sonne täglich rund 120.000 Terarwatt an Energie zur Verfügung stellt. Dies entspricht dem 10.000fachen des weltweiten täglichen Energiebedarfs. "Das ist schon eine ganze Menge Energie, besonders wenn man bedeckt, dass unsere industrialisierte Zivilisation noch sehr jung ist aber schnell wächst. Alleine in den vergangenen 30 Jahren hat sich der weltweite Energiebedarf etwa verdoppelt. Basierend auf dieser Rate, wird die Menschheit in 400 Jahren das Maximum der von der Erde aus nutzbaren Sonnenenergie erreicht haben. Spätestens dann wird es an der Zeit sein, sich der Idee der Dysons-Sphäre anzunehmen."

Entsprechend nahe liegend ist für die Astronomen um Wright also auch, dass es potentiell vorhandene ältere und entsprechend fortgeschrittenere außerirdische Zivilisationen gibt, die genau dies bereits in irgendeiner Form umgesetzt haben.

Zugleich passt das Konzept der Dyson-Sphäre auch in die sogenannte Kardaschow-Skala, die 1964 von dem russischen Astronomen Nikolai Kardaschow vorgeschlagen wurde und die Entwicklungsstufen außerirdischer Zivilisationen nach deren Energieverbrauch kategorisiert. Laut dieser Skala nutz eine technisch entwickelte Zivilisation vom Typ I alle ihr auf/von ihrem Heimatplaneten zur Verfügung stehende Energie, während sich Zivilisationen vom Typ II der Gesamtenergieabgabe ihres lokalen Sterns bedienen. Entsprechend konzentriert sich also auch die Suche nach Dysons-Sphären auf Zivilisationen vom Typ II.

Da sich die Suche nach Dyson-Sphären also sozusagen auf die Signaturen der Energienutzung solcher Zivilisationen konzentriert, hat das Unterfangen gegenüber SETI noch einen weiteren Vorteil: "Es erlaubt uns, auch jene außerirdischer Zivilisationen ausfindig zu machen, die selbst gar kein Interesse daran haben, in umgekehrter Richtung mit uns zu kommunizieren."

Entsprechende Wärmesignaturen erhoffen sich die Astronomen nun mit Infrarotteleskopen ausfindig machen zu können, da ein Stern natürlich auch die ihn umgebende Dyson-Sphärenstruktur erhitzen würde. "Im mittellangen infraroten Licht würde eine Dyson-Sphäre besonders hell erscheinen, während sie im sichtbaren Licht kaum zu erkennen wäre", so Wright.


Der Aufwand, den eine Zivilisation betreiben müsste, um die Wärmesignatur einer solchen Anlage zu unterbinden, wäre derart hoch, dass dieser in keinem Verhältnis zu eigentlichen Nutzen und Zweck der Dyson-Sphäre selbst stehen würde.

Allerdings ist die aktuelle Suche nach Dyson-Sphären nicht die erste. Bereits in den 1980er Jahren suchte das Fermilab mit dem Infrarotsatelliten "IRAS" nach Signaturen von Dyson-Sphären. Die bei dieser ersten Infrarotdurchmusterung des Himmels (der ersten ihrer Art überhaupt) gefundenen potentiellen Kandidaten, erwiesen sich jedoch bei genauerer Analyse als Riesensterne oder Staubwolken, die das Licht von Sternen wiederabstrahlten.

Im Gegensatz zu diesem ersten Versuch steht den Astronomen heute jedoch eine Vielzahl von Daten zur Verfügung, von denen die Fermilab-Forscher damals nur träumen konnten. Die neue Suche wird sich gleich dreier Infrarot-Weltraumteleskope bzw. -Satelliten bedienen, darunter auch dem "Wide-field Infrared Survey Explorer" (WISE) der NASA, der alleine schon mehrere hundertmal empfindlicher ist als der in den 80ern genutzte IRAS. Zudem soll nicht nur unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, sondern auch benachbarte Galaxien nach den Wärmesignaturen der potentiellen Megastrukturen abgesucht werden.

Sollten Wright und Kollegen erfolgreich sein und tatsächlich eine oder mehrere Signaturen finden, für die es keine bekannten astronomisch-natürlichen Erklärungen gibt, beginnt ein langwieriger und aufwendiger Überprüfungs- und Untersuchungsprozess entsprechender Kandidaten im Detail, an dem dann wahrscheinlich Teleskope und Forscher weltweit beteiligt sein werden. "Was wir auf jeden Fall vermeiden werden, sind voreilige Schlüsse." Tatsächlich glaubte schon Nikolai Kardaschow mehrere sichere Kandidaten für Zivilisationen vom Typ III entdeckt zu haben. Derartige Zivilisationen würden sich nicht nur der Gesamtenergie ihres eigenen Planeten (Typ I), ihres Planetensystems und ihres Sterns (Typ II) sondern der des gesamten Universums bedienen. Eine Überprüfung dieser Kandidaten zeigte dann jedoch, dass es sich lediglich um Quasare, also um die Kerne aktiver Galaxien, gehandelt hatte.

- Weiter Informationen zum Konzept der Dyson-Sphäre finden sie HIER

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Quelle: theatlantic.com
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