Eine auf der Preprint-Plattform arXiv veröffentlichte Forschungsarbeit schlägt die Ergänzung des geplanten Observatoriums für bewohnbare Welten um ein hochpräzises Astrometrieinstrument vor. Dieses Instrument könnte Planetenpositionen mit einer Genauigkeit von 0,5 Mikrobogensekunden erfassen und so die Effizienz der Entdeckung erdähnlicher Planeten in unserer Nähe deutlich verbessern.

Das Habitable World Observatory (HWO), eine Weltraumteleskop der nächsten Generation, hat sich zum Ziel gesetzt, in den Atmosphären von mindestens 25 erdähnlichen Exoplaneten nach Lebensspuren zu suchen. Fabian Malbert und sein Forschungsteam der Universität Grenoble Alpes weisen in ihrer Veröffentlichung darauf hin, dass das aktuelle Design zwar auf einem Koronografen basiert, dieser aber trotz seiner hohen Leistungsfähigkeit allein noch Herausforderungen bei der Durchführung der Mission bewältigen muss. Die neu hinzugefügten astrometrischen Instrumente können die Reichweite des Beobachtungsfeldes auf Hunderte von nahen Sternsystemen ausdehnen und somit weitere Kandidaten für die anschließende Analyse der Atmosphärenzusammensetzung liefern.

Bislang ist nur bei 12 % der sonnenähnlichen Sterne innerhalb eines Radius von 65 Lichtjahren um unser Sonnensystem die Existenz von Planeten bestätigt; alle diese Planeten sind Gasriesen. Das fortschrittlichste Instrument zur Planetenbestimmung, Gaia, erreicht eine Messgenauigkeit von 20–30 Mikrobogensekunden, während neue Astrometrieinstrumente die Genauigkeit um das 400- bis 600-Fache verbessern sollen. Sie können die vollständigen Umlaufbahnen und absoluten Massen von Exoplaneten berechnen, indem sie die winzigen Verschiebungen von Sternen erfassen, die durch die Gravitationskraft der Planeten verursacht werden.

Um die technische Herausforderung akkumulierter Fehler in herkömmlichen astronomischen Messinstrumenten zu bewältigen, schlug das Forschungsteam den Einsatz einer Detektorkalibrierungseinheit vor. Diese Technologie erzeugt helle und dunkle Streifen auf einem CMOS-Sensor, um die Position jedes Pixels präzise zu kalibrieren und so die Stabilität von Langzeitbeobachtungen zu gewährleisten. Dr. Malbert erklärte, dass das Habitable World Observatory innerhalb seiner drei- bis vierjährigen Missionsdauer über hundert unabhängige Messungen an einem einzigen Himmelsobjekt durchführen muss, um verbleibende zufällige Fehler durch Datenüberlagerung zu eliminieren.

Diese technologische Innovation lässt sich auch in der Grundlagenforschung der Astrophysik anwenden und trägt dazu bei, theoretische Vorhersagen über kalte dunkle Materie zu überprüfen. Hochpräzise Messungen können subtile Effekte der Gravitation dunkler Materie erfassen und so neue Erkenntnisse über deren Verteilungseigenschaften in Galaxienzentren liefern. Dieser technologische Ansatz basiert auf den zahlreichen Vorschlägen für die Theia-Mission, und seine Integration mit dem Habitable World Observatory wird einen Synergieeffekt erzeugen.

Nach den aktuellen Plänen sollen die umfassenden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für das Observatorium für bewohnbare Welten in den 2030er Jahren beginnen, der Betriebsstart wird für die 2040er Jahre erwartet. Forscher gehen davon aus, dass ausgereifte Lösungen für präzise Astrometrieverfahren eine entscheidende technologische Unterstützung für diese bedeutende wissenschaftliche Mission bei der Suche nach Spuren außerirdischen Lebens bieten werden.

Weitere Informationen: Fabien Malbet et al., „Ultra-precise astrometry of exoplanets and dark matter using the Habitable World Observatory“, arXiv (2025).