Das große Abenteuer

Um Radiosignale von einem 200 Lichtjahre fernen Planeten zu empfangen, ist eine Sensitivität für eine spektrale Strahlungsflussdichte von 10–23 bis 10–25 Watt pro Quadratmeter und Hertz nötig. Und diese Empfindlichkeit besitzt das Allen Telescope Array. Allerdings müsste der potenziell detektierbare Rundum-Sender dann eine Leistung von 1013 bis 1015 Watt haben. Das liegt in der Größenordnung der verfügbaren Energie der gesamten Menschheit – und ist 10 bis 1000 Millionen Mal so viel wie die Leistung des irdischen Arecibo-Radarsenders.

„Das könnte zu teuer sein, auch für Klingonen“, scherzt Shostak. „Anders wäre es, würden sie ihre Sender direkt auf uns richten, warum auch immer. Aber sie wissen wohl noch nichts von uns.“ Hätten unsere extraterrestrischen Nachbarn die Erde im Visier, hätten sie zwar festgestellt, dass es hier Leben gibt. Denn das verraten die Biosignaturen im Spektrum der Erdatmosphäre. „Doch warum sollten die Außerirdischen Signale an Cyanobakterien oder Blumenkohl schicken?“

Dass die Erde eine technische Zivilisation beherbergt, kann nur im näheren Umkreis bekannt sein. So gibt es erst seit dem Zweiten Weltkrieg starke Radarsender, deren Strahlung auch ins All entweicht. Sie wären also in höchstens 80 Lichtjahren Entfernung detektierbar – und eine postwendende Antwort wäre weitere 80 Jahre unterwegs. Aber selbst wenn diese käme, müssten wir zum richtigen Zeitpunkt bei der richtigen Frequenz in die richtige Richtung lauschen, sonst würden wir sie verpassen. „Realistischerweise haben nur rund 40 Lichtjahre ferne Sonnensysteme Gelegenheit, irdische Radiosender zu empfangen“, schätzt Shostak. „Das sind etwa 3000 Systeme.“

Planeten wie Bälle am Himmel

Bei ATA würde freilich keine extraterrestrische Morse-Nachricht auf die Monitore flattern und auch keine kosmische Seifenoper. „Für eine größere Empfindlichkeit integrieren wir die Daten. Dabei würde die Botschaft verloren gehen. Es ist, als würde man eine Fernsehsendung über drei Minuten mitteln: Bild und Ton wären nicht gut – aber wir würden merken, dass es etwas Artifizielles ist“, erläutert Shostak. „Wenn wir so etwas fänden, dann würden wir genauer nachschauen.“

ATA scannt nicht willkürlich den Himmel ab, sondern achtet gezielt auf potenziell erfolgversprechende Objekte: neben Sternen auch auf Aktive Galaxien und interstellare Kometen. Und vor allem sucht es nach möglichen Signalen von nahen Sonnen mit Planeten. Davon haben Astronomen bereits über 4900 nachgewiesen. Quasi im Wochentakt kommen neue hinzu. Rund 8000 weitere Kandidaten, von denen erfahrungsgemäß die Mehrzahl real ist, werden zurzeit überprüft.

Genug Auswahl also für ATA. Das Observatorium hat beispielsweise den Roten Zwergstern TRAPPIST-1 ins Visier genommen, 40 Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann. Bei ihm sind sieben Planeten bekannt – auf drei davon herrschen wohl erdähnliche Temperaturen. „Sie stehen nahe beieinander und könnten ein gemeinsames Ökosystem bilden – etwa, weil Leben über Meteoriten von einem Planeten zum anderen gelangt ist“, spekuliert Shostak. „Auch würden Raumflüge von einem zum anderen nur Tage dauern, nicht viele Monate wie von der Erde zum Mars. Diese Planeten verdecken einander am Himmel. Wenn es Kommunikationskanäle zwischen ihnen gäbe, könnten wir vielleicht hineinhören. Bislang haben wir aber nichts gemessen.“

Eine andere Suchstrategie besteht darin, exakt in Gegenrichtung der Sonne zu lauschen (bild der wissenschaft 1/2022, „Was wissen die Aliens?“). „Die Position der Erde wäre für Außerirdische eine Art natürliche Uhr. Falls sie uns Signale schicken wollen, tun sie es eventuell genau dann, wenn die Erde von ihnen aus gesehen vor der Sonne steht“, sagt Shostak.

Dass SETI bisher erfolglos war, mag frustrierend sein. Es ist aber kein Argument gegen das Unternehmen – und auch kein Grund für vorschnelle Schlüsse über unsere kosmische Einsamkeit. Tatsächlich steht SETI noch immer am Anfang. Doch die Empfindlichkeit der Detektoren wächst: um das Doppelte alle zehn Jahre. Noch wichtiger ist die Zunahme an Computerkapazität, um die Datenfülle detailliert auswerten zu können.

ATA wird in den kommenden Jahren technisch aufgerüstet, beispielsweise mit einem besseren Signalverarbeitungssystem, um die Radiofrequenzen zehnmal schneller und mit größerer Sensitivität zu scannen. Dies kommt auch der Radioastronomie im Allgemeinen zugute, weil ATA die Entwicklung neuer Radioobservatorien durch Know-how fördert, besonders das geplante Square Kilometer Array in Afrika und Australien. Außerdem wird ATA neben dem SETI-Programm nach den ominösen schnellen Radioblitzen suchen, deren Ursprung noch rätselhaft ist.

„Bislang hatten wir erst ein paar Tausend Sterne genauer im Visier. Im Jahr 2035 werden es Millionen sein“, sagt Shostak. „Der Zuwachs an Rechenleistung macht das möglich.“

Millionen Sterne im Visier

ATA ist nicht das einzige Observatorium. Mehrere andere Radioteleskope – die weltweit größten eingeschlossen – beteiligen sich an SETI (bild der wissenschaft 7/2017, „Die neue Großfahndung“). Teils geschieht das quasi nebenbei, während Astronomen anderen Forschungsvorhaben nachgehen, teils während eigens angemieteter Teleskopzeiten.

So sollen im Rahmen des 2015 gestarteten Programms Breakthrough Listen, für das Shostak beratend tätig war, eine Million Sterne nach technischen Signalen abgesucht werden, darunter einige Tausend in der Sonnenumgebung, außerdem 100 nahe Galaxien. Dank einer großzügigen Spende des russischen Internet-Milliardärs Juri Milner wurde das Programm mit vorerst 100 Millionen Dollar finanziert. Zum Einsatz kommen zwei der besten Radioteleskope der Nord- und Südhalbkugel: das Robert C. Byrd Telescope in Green Bank, USA, das mit einem Parabolspiegel von über 100 Meter Durchmesser das größte vollbewegliche derartige Teleskop der Welt ist, und das 64-Meter-Teleskop bei Parkes im südöstlichen Australien.

Bei einer Pionierstudie von Green Bank wurden 2016 und 2017 insgesamt 692 nahe Sterne bei 1,1 bis 1,9 Gigahertz in den Fokus genommen. Binnen 400 Stunden wurden so 180 Terabyte Daten gewonnen. Später wurde die Suche auf 3,95 bis 8 Gigahertz und fast 30.000 Sterne erweitert. Noch gibt es keinen Treffer. Aber auch das lässt interessante Rückschlüsse zu: Kein Sonnensystem im Umkreis von mindestens 100 Lichtjahren hat starke Dauersender mit über 1013 Watt. Diese Leistung schaffen die stärksten Sender auf der Erde. Solche werden etwa beim militärischen Radar oder bei astronomischen Studien von Planetoiden und Nachbarplaneten eingesetzt. Weniger als ein Prozent der Sterne im Umkreis von 150 Lichtjahren verwenden Transmitter, die bei 1 bis 2 Gigahertz so stark funken wie die leistungsfähigsten vergleichbaren Sender auf der Erde. Außerdem gibt es keinen Dauersender im Umkreis von 10 Lichtjahren mit 1010 Watt – eine für irdischen Flugzeugradar typische Leistung.

Inzwischen hat Breakthrough Listen mit den Teleskopen von Green Bank und Parkes auch eine Himmelsregion im Sternbild Schütze inspiziert. Dort befindet sich das Galaktische Zentrum mit einer besonders hohen Sterndichte. So waren schätzungsweise 60 Millionen Sterne im Visier der über 600 Stunden dauernden Durchmusterung bei Frequenzen von 0,7 bis 93 Gigahertz. „Es ist die bislang umfangreichste Suche hinsichtlich der Zahl der Sterne und des Frequenzbereichs“, berichteten die Radioastronomen um Vishal Gajjar von der University of California in Berkeley im Juni 2021 im Astronomical Journal. Ihrer vorläufigen Datenauswertung zufolge wurde kein artifiziell anmutendes Radiosignal zwischen 1 und 8 Gigahertz in einem 18-Stunden-Intervall von hypothetischen Sendern über 1018 Watt empfangen. Immerhin ließen sich energiereiche Ausbrüche eines stark magnetisierten Neutronensterns nachweisen, die von astrophysikalischem Interesse sind.

Winziger Ausschnitt im Suchraum

Kurzum: Wir wissen wenig. Allenfalls kann man aus den bisherigen Radio-SETI-Projekten schließen, dass keine starken Rundumsender existieren, die sich im Umkreis weniger Dutzend oder höchstens ein paar Hundert Lichtjahre Entfernung befinden. Aber nicht einmal daraus folgt, dass wir in diesem Bereich keine Nachbarn haben – denn vielleicht senden diese einfach keine Radiowellen, zumindest nicht in Richtung Erde.

„Wir kennen selbst unsere Umgebung kaum. Wir wissen zwar, dass hier bei uns keine Bären leben, aber trotzdem gibt es die in Europa“, brachte es Shostak in Neubrandenburg auf den Punkt. „Vielleicht verwenden die Außerirdischen ja keine Radiosignale, weil sie technisch viel weiter entwickelt sind. Aber das ist Spekulation und kein Argument gegen eine Suche.“

Tatsächlich entspricht der von allen SETI-Projekten durchforstete Suchraum bislang nur dem Volumen eines kleinen Swimming-Pools im Verhältnis zu allen irdischen Ozeanen. Das ergab eine Abschätzung von Jason T. Wright, Shubham Kanodia und Emily Lubar an der US-amerikanischen Pennsylvania State University.

Und selbst wenn man sich auf den Frequenzbereich von 1 bis 2 Gigahertz bei einer isotropen Radioleistung vom Hundertfachen des Arecibo-Radars beschränkt, beträgt die bisherige Durchmusterung nicht einmal 0,001 Prozent des Suchraums. Dies haben Claudio Grimaldi von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne in der Schweiz und Geoffrey W. Marcy von der University of California in Berkeley berechnet. Mit statistischen Methoden überschlugen sie auch die künftigen Erfolgsaussichten: „Die Existenz von Sendern mit der Leistung unseres Arecibo-Teleskops lässt sich in der Galaxis mit großer Wahrscheinlichkeit ausschließen, falls Durchmusterungen des ganzen Himmels kein Signal im Umkreis von 40.000 Lichtjahren aufspüren. Und das würde Detektoren erfordern, die mehrere Tausend Mal so empfindlich sind wie die unserer heutigen Teleskope. Fände man hingegen ein einziges Signal wie von Arecibo in rund 1000 Lichtjahren Entfernung, was mit der gegenwärtigen Technik schon möglich ist, müssten aus statistischen Gründen noch zusätzlich mehr als 100 ähnlich starke Signale aus anderen Richtungen die Erde erreichen und könnten entdeckt werden.“

Ein neues Paradigma

Die wichtigsten Beschränkungen von SETI im Radiowellenbereich sind laut Shostak:

„Die Suche nach technischen Artefakten umgeht alle diese Beschränkungen.“ Damit plädiert Shostak für eine radikale Erweiterung des Suchraums. Dies wurde zwar bereits in den 1960er-Jahren von Pionieren wie Freeman Dyson und Carl Sagan in den USA sowie Nikolai Kardaschow in der Sowjetunion angeregt, bekommt aber erst seit dem letzten Jahrzehnt großen Zuspruch und wird astronomisch umgesetzt (bild der wissenschaft 7/2018, „Superzivilisationen im All“). Wichtig dafür war besonders eine von der NASA im September 2018 veranstaltete Konferenz über extraterrestrische Technosignaturen am Lunar and Planetary Institute in Houston, Texas.

Die Grundidee: Technisch hochentwickelte Wesen hinterlassen unvermeidlich Spuren ihrer Energieerzeugung und -nutzung sowie ihrer Maschinen. Dies gilt auch für bereits ausgestorbene Kulturen oder für postbiotische Intelligenzen, die ihre organischen Schöpfer womöglich längst hinter sich gelassen haben und als Roboter-Armada mit Künstlicher Intelligenz den Weltraum relativ einfach kolonisieren könnten.

Das mögen verwegene Spekulationen sein, aber sie sind im Prinzip überprüfbar. Denn nach den indirekten Signaturen kann man fahnden – und zwar häufig mit wenig Aufwand oder Kosten, weil die Daten dazu aus anderen Gründen ohnehin durch die astronomische Forschung bereitgestellt werden: etwa bei der Suche nach Transits von Exoplaneten oder umfassenden Himmelsdurchmusterungen .

Besonders vielversprechend wäre ein Nachweis der Abwärme zirkumstellarer oder extragalaktischer Kraftwerke. Diskutiert werden auch Industrieabgase in Planetenatmosphären, Abdrücke artifiziell erzeugter Elemente wie Technetium in Sternspektren, Indizien für interplanetarische und interstellare Raumschifftriebwerke und sogar für technische Artefakte in unserem Sonnensystem. Außerirdische Superzivilisationen könnten zudem Kommunikationskanäle mittels Neutrinos oder Gravitationswellen betreiben, die sich durch unsere Detektoren bald nachweisen ließen, auch wenn die Produktion solcher Signale unseren eigenen technischen Möglichkeiten wohl Jahrtausende voraus wäre.

Das alles mag abenteuerlich klingen. Aber es ist im Rahmen der bekannten Naturgesetze weder unsinnig noch unmöglich. Und der Ressourcenverbrauch hält sich dabei in Grenzen – die meisten Projekte werden nebenher ausgeführt, indem man ohnehin gewonnene astronomische Messungen zusätzlich nach artifiziellen Mustern scannt. Auch wenn die Chancen gering erscheinen, wäre der Erkenntnisgewinn womöglich immens. Und abgesehen vom Nichtstun gibt es keine Alternative zur Exploration: Ob außerirdisches Leben existiert, lässt sich nur empirisch entscheiden. Die Suche geht weiter.