Nacht für Nacht schickt der Himmel stille Signale. Ein Stern wird heller, wieder dunkler und verschiebt sich kaum merklich, doch gerade genug, um zu verraten, dass im Dunkeln vielleicht eine verborgene Welt ihre Bahnen zieht. Am La-Silla-Observatorium der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile wird die Technologie von CSEM den Astronominnen und Astronomen dabei helfen, auch geringste Bewegungen im Sternenlicht zu erfassen – solche, die auf Planeten hinweisen, die sich gar nicht so sehr von unserem eigenen unterscheiden.
Seit 30 Jahren ist die Universität Genf (UNIGE) führend bei der Suche nach Exoplaneten, also Planeten, die andere Sterne ausserhalb unseres Sonnensystems umkreisen. Das gleiche Team, das 2019 für die Entdeckung des ersten Exoplaneten den Nobelpreis für Physik erhielt, leitet nun das NIRPS-Projekt (Near Infrared Planet Searcher). Dabei handelt es sich um einen zukunftsweisenden Spektrografen, der am ESO-Teleskop in La Silla angebracht ist. Mithilfe einer als Radialgeschwindigkeit bekannten Methode misst der NIRPS-Spektrograf selbst die geringsten Schwankungen im Licht eines Sterns – ein klares Zeichen für einen umlaufenden Planeten.
Um derart schwache Signale erfassen zu können, muss das Instrument absolut stabil gehalten werden. Schon geringfügige Änderungen der Lufttemperatur können die Messwerte beeinflussen. Genau hier kommt CSEM ins Spiel. Die UNIGE beauftragte CSEM mit der Entwicklung eines massgeschneiderten Laserfrequenzkamms (LFC, Laser Frequency Comb): einer Referenzlichtquelle, die so stabil ist, dass sie den Spektrografen voraussichtlich über Jahre hinweg präzise kalibriert hält, sodass sich die Astronominnen und Astronomen auf jede einzelne Messung verlassen können.
Der in enger Zusammenarbeit mit der UNIGE entwickelte LFC von CSEM erzeugt einen Lichtstrahl, der aus Tausenden gleichmässig angeordneten Farben besteht. Man kann sich das wie Millimeter-Markierungen auf einem Lineal vorstellen – einfach aus Licht. Die Forschenden richten das Licht eines Sterns auf dieses Referenzmuster, um festzustellen, ob es im Laufe der Zeit geringfügige Verschiebungen gab. Diese winzigen Verschiebungen verraten, ob sich der Stern auf die Erde zu- oder von ihr wegbewegt – mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern pro Sekunde.
Christopher Bonzon, Manager for Laser Technologies bei CSEM, erklärt: «Für NIRPS beträgt der Abstand zwischen diesen Markierungen 15 GHz, was eine gleichmässige und stabile Referenz über einen weiten Messbereich hinweg liefert. Wenn Sternenlicht durch den Spektrografen fällt, dienen diese festgelegten Intervalle als Orientierungspunkte. Sie machen selbst kleinste Veränderungen sichtbar und weisen auf die mögliche Anwesenheit eines Planeten hin.» Sie sollen dem NIRPS‑Instrument eine präzise Referenz liefern, an der jede Beobachtung ausgerichtet werden kann, und das über Jahre hinweg. Ausgelegt für die dünne Höhenluft und die extremen Temperaturschwankungen des Atacama‑Plateaus arbeitet das System zudem vollständig autonom, überwacht sich selbst und meldet jede Auffälligkeit.
Prof. François Bouchy, Co‑Principal Investigator des NIRPS Consortium, UNIGE, erläutert: «Die Installation des Laserfrequenzkamms von CSEM in La Silla ist ein bedeutender Schritt, Schweizer Präzision aus den Labors hinaus in höhere Sphären zu tragen. Während die Teams von CSEM und NIRPS noch dabei sind, den Frequenzkamm vollständig in den regulären wissenschaftlichen Beobachtungsablauf zu integrieren, hat das System bereits jene vielversprechende Stabilität gezeigt, die für eine langfristige Kalibrierung erforderlich ist.» Mit fortschreitender Integration versetzt diese Plattform NIRPS in die Lage, auch schwächere und subtilere Signale zu erfassen. Damit wird der Weg für die Entdeckung kleinerer, kühlerer und vielleicht sogar bewohnter Planeten geebnet.
CSEM und die UNIGE haben ein Laborkonzept in ein System verwandelt, das heute in einem der weltweit führenden optischen Observatorien installiert ist. Neben der Astronomie eröffnet diese Präzisionstechnologie auch neue Möglichkeiten für Bereiche, die ebenfalls auf exakte Lichtmessungen angewiesen sind, beispielsweise die Telekommunikation oder die moderne Sensorik. In diesem Projekt zeigt sich ein zentrales Bekenntnis von CSEM zu Präzision, Zuverlässigkeit und einer Partnerschaft, die Fortschritt ermöglicht – auf der Erde und weit darüber hinaus.
Der von CSEM entwickelte Laserfrequenzkamm ist von zentraler Bedeutung, um die hohe Leistung und dauerhafte Zuverlässigkeit zu erreichen, die für den NIRPS-Spektrografen erforderlich sind. Wir hoffen, damit gemeinsam neue Entdeckungen zu machen und die Exoplanetenforschung voranzubringen.
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