In Heidelberg gebaut, jetzt auf dem Weg ins All: Deutsche Präzision hilft der NASA, unsichtbare Welten aufzuspüren

Nun reist Roman rund drei Monate zu seinem etwa 1,6 Millionen Kilometer entfernten Beobachtungsposten am Lagrange-Punkt L2. Von dort aus soll das Teleskop einige der größten Geheimnisse unseres Universums entschlüsseln.

Roman hat zwei wissenschaftliche Augen:

Eine leistungsstarke Infrarotkamera nimmt riesige Bereiche des Himmels auf, während ein spezieller Koronograf nach bislang verborgenen Planeten sucht. Hiebei kommt nun die Technik aus Deutschland ins Spiel. Das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg war als einziger direkter deutscher Partner der NASA maßgeblich an seiner Entwicklung beteiligt.

In Heidelberg entstanden sechs sogenannte Precision Alignment Mechanisms, kurz PAM. Diese Präzisionsmechanismen richten Filter, Spiegel und weitere optische Bauteile exakt aus und halten sie über viele Stunden stabil. Schon die geringste Abweichung könnte den Blick auf einen fernen Planeten zunichtemachen. Unterstützung erhielt das Heidelberger Team von der Firma von Hoerner & Sulger aus dem benachbarten Schwetzingen.

Wie Roman verborgene Planeten sichtbar macht

Exoplaneten sind selbst für leistungsstarke Teleskope kaum direkt zu erkennen. Im sichtbaren Licht reflektieren sie nur einen winzigen Teil des Lichts ihres Sterns und verschwinden daher fast vollständig in dessen grellem Schein.

Der Koronograf an Bord von Roman soll das störende Sternenlicht mithilfe spezieller Masken ausblenden. Dadurch kann das schwache Licht eines Planeten sichtbar werden.

Hier ist äußerste Präzision gefragt:

Die in Heidelberg gefertigten Mechanismen müssen Filter, Spiegel und Masken über viele Stunden stabil ausrichten.

Innerhalb von acht Stunden dürfen die Mechanismen höchstens um 40 Millibogensekunden verkippen.

Nur mit dieser Stabilität kann der Koronograf lichtschwache Planeten in der Nähe sehr heller Sterne untersuchen.

Ein erster Schritt auf dem Weg zum Bild einer zweiten Erde

Der Koronograf soll vor allem ältere und kältere Gasplaneten sowie Staubscheiben um nahe Sterne im sichtbaren Licht aufnehmen. Eine zweite Erde kann dieses Instrument noch nicht direkt fotografieren. Es erprobt jedoch eine Technik, die für kommende Weltraumteleskope entscheidend werden könnte.

Unabhängig davon soll Roman mit anderen Beobachtungsmethoden zahlreiche Exoplaneten entdecken. Dabei sucht das Teleskop unter anderem nach kurzen Helligkeitsänderungen, die entstehen, wenn die Schwerkraft eines Planeten das Licht eines weiter entfernten Sterns verstärkt.

Milliarden Galaxien im Blick

Die Suche nach fremden Welten ist nur ein Teil der Mission. Romans zweites wissenschaftliches Instrument ist eine leistungsstarke Infrarotkamera.

Mit einer einzigen Aufnahme erfasst Romans Infrarotkamera einen mindestens hundertmal größeren Bereich des Himmels als Hubble – das seit 1990 im All eingesetzte Weltraumteleskop, das einige der bekanntesten Aufnahmen ferner Sterne und Galaxien geliefert hat.

Dadurch kann Roman riesige Bereiche des Kosmos wesentlich schneller durchmustern. Während seiner Mission soll das Teleskop das Licht von mindestens einer Milliarde Galaxien erfassen.

Den unsichtbaren Kosmos vermessen

Dabei richtet sich der Blick auch auf dunkle Materie und dunkle Energie:

Dunkle Materie lässt sich nicht direkt beobachten, doch ihre Schwerkraft verändert den Weg des Lichts ferner Galaxien. Roman soll die dadurch entstehenden feinen Verzerrungen in den sichtbaren Formen der Galaxien messen. Daraus können Forschende ableiten, wie die unsichtbare Materie im Universum verteilt ist.

Die dunkle Energie gilt dagegen als mögliche Erklärung dafür, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Durch die Beobachtung ferner Galaxien und explodierender Sterne soll Roman nachvollziehen, wie sich diese Expansion im Laufe der kosmischen Geschichte entwickelt hat. Das Teleskop könnte damit neue Antworten auf einige der größten offenen Fragen der Astronomie liefern – unterstützt von Präzisionstechnik, die in Heidelberg entstand.