Wie groß müsste eine außerirdische Stadt sein, damit aktuelle Teleskope sie sehen könnten? Müsste es eine Metropole von der Größe eines Planeten wie Coruscant aus Star Wars sein? Oder könnten wir ein außerirdisches Äquivalent der größten städtischen Gebiete der Erde wie New York City oder Tokio sehen?
Ein kürzlich veröffentlichter Artikel von Bhavesh Jaiswal vom Indian Institute of Science zum Thema arXiv Der Pre-Print-Server geht davon aus, dass wir mithilfe einer Lichteigenschaft, die als Spiegelreflexion bekannt ist, tatsächlich Städte sehen könnten, die nur einen Bruchteil dieser Größe haben.
Viele der theoretischen Überlegungen, die Experten in die Entdeckung außerirdischer Technosignaturen gesteckt haben, haben sich die Entdeckung großer Megastrukturen vorgestellt, die weit über die gegenwärtigen menschlichen Fähigkeiten hinausgehen, wie Dyson-Kugeln oder massive Orbitalringe. Dies wäre vergleichbar mit riesigen Leuchtreklamen, die sich über das Sonnensystem erstrecken und auf denen steht: „Intelligentes Leben ist da!“ Nichts dergleichen wurde jemals gefunden.
Aber wir sind vor kurzem in eine Ära eingetreten, in der es möglich ist, Exoplaneten selbst direkt abzubilden, was Möglichkeiten eröffnet, in bescheideneren Maßstäben nach intelligentem Leben im Universum zu suchen.
Das Licht eines Sterns neigt dazu, die Planeten, die ihn umkreisen, zu übertönen, was es schwierig macht, Exoplaneten zu entdecken, geschweige denn zu untersuchen. Aus diesem Grund wurden die meisten der bisher entdeckten Exoplaneten in der Nähe dunkler roter Zwergsterne gefunden, die für Teleskope nicht so blendend sind wie gelbe Sterne wie unsere Sonne. Die Exoplaneten, die wir gefunden haben – mittlerweile sind es weit über 5.000 –, sind so weit entfernt und so dunkel, dass die Bilder beim Fotografieren kaum einen Pixel groß sind.
Glücklicherweise können wir aus einem Pixel viel lernen. Spektroskopie kann uns beispielsweise Aufschluss über die Zusammensetzung der Atmosphäre eines Planeten geben. Und Techniken zum Blockieren oder Herausfiltern von Sternenlicht haben große Fortschritte gemacht: Die direkte Abbildung von Exoplaneten wird immer besser.
Aber wie könnten wir etwas noch Kleineres sehen, wie eine Stadt?
Spiegelreflexion könnte die Antwort sein. Dieses Phänomen tritt auf, wenn Licht direkt auf einen Betrachter reflektiert wird und nicht diffuses Licht, das in alle Richtungen scheint. Denken Sie an das manchmal blendende Glitzern einer Meereswelle oder an das helle Aufblitzen der Metallkarosserie eines Sportwagens im Sonnenschein.
Eine reflektierende Oberfläche auf einem fernen Planeten kann einen ähnlichen Lichtschimmer abgeben.
„Zukünftige Bemühungen, Planeten im reflektierten Licht direkt abzubilden, werden sowohl für Weltraumteleskope als auch für extrem große bodengestützte Teleskope intensiv verfolgt“, schreibt Jaiswal. Die Methode funktioniert sowohl für Rote Zwerge als auch für sonnenähnliche Sterne.
Natürlich hängt die Spiegelreflexion ein wenig vom Glück ab – das Licht des Sterns des Exoplaneten müsste genau an der richtigen Stelle und im richtigen Winkel vom Planeten abprallen, um einen Beobachter hier auf der Erde zu erreichen. Und aufgrund der Funktionsweise der Spiegelreflexion gibt es tatsächlich eine Grenze dafür, wie groß eine Fläche Licht in Richtung eines Betrachters reflektieren kann. Von der gesamten weltumspannenden fiktiven Stadt Coruscant war keine spiegelnde Reflexion möglich: Nur der Teil der Megacity, der genau richtig positioniert war, um das Licht auf der Erde zu reflektieren, war zu jedem Zeitpunkt zu sehen.
Auf einer erdgroßen Welt beträgt die maximale Fläche, die eine nachweisbare Spiegelreflexion verursachen könnte, etwa 5,4 Teile pro Million des gesamten Planeten, was einer Region mit einer Fläche von etwa 2800 Quadratkilometern entspricht. Das ist ziemlich klein, zum Beispiel nur etwa ein Sechstel der Metropolregion New York–New Jersey–Connecticut. Es hat die Größe einer gewöhnlicheren, bescheideneren Erdenstadt.
Da es eine Größenbeschränkung gibt, hängt die Sichtbarkeit der Spiegelreflexion viel stärker von den Materialien ab, die in einer solchen Stadt oder Megastruktur verwendet werden. Eine Substanz mit geringem Reflexionsvermögen wie beispielsweise Glas würde einen wahrnehmbaren, aber sehr schwachen Helligkeitspeak verursachen, während eine Aluminiumstruktur um ein Vielfaches heller leuchten würde als der gesamte Planet.
Es gibt mehrere zusätzliche Faktoren, die die Wahrscheinlichkeit einer Erkennung durch Spiegelreflexion erhöhen könnten. Ein langsamer rotierender Planet würde es ermöglichen, dass eine Reflexion über längere Zeiträume sichtbar wäre. In ähnlicher Weise würde eine Struktur oder Stadt, die in Längsrichtung breit ist, es ermöglichen, länger sichtbar zu bleiben, während sich der Planet dreht.
Auch mit der Ausrichtung der Planetenachse müssten Astronomen großes Glück haben. Nur Strukturen in bestimmten Breitengraden würden zum Beobachter reflektieren, obwohl ein Planet mit einer axialen Neigung wie die Erde es Beobachtern ermöglichen würde, verschiedene Breitengrade zu scannen, während der Planet seine Jahreszeiten durchläuft.
Auch wenn die Chance, auf eine fremde Stadt zu stoßen, unwahrscheinlich bleibt (wir wissen schließlich nicht einmal, ob es sie gibt), sind die Technologien und Fähigkeiten, die für eine solche Entdeckung erforderlich sind, sehr real und jetzt verfügbar.
Mehr Informationen:
Bhavesh Jaiswal, Spiegelreflexionen von künstlichen Oberflächen als Technosignatur, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2306.07859