Wie die Quantenoptik unser Bild vom Universum verändern wird

Seit Jahrhunderten träumen Astronomen davon, ferne Welten direkt zu beobachten. Doch das Problem: Exoplaneten sind millionen- bis milliardenfach schwächer als ihre Heimatsterne. Wie erkennt man ein Glühwürmchen neben einem Flutlichtstrahler?

Forscher haben nun eine revolutionäre Lösung entwickelt: einen quantenoptimierten Koronograf. Das Geheimnis liegt in der Quantenoptik. Photonen bewegen sich nicht chaotisch, sondern in bestimmten Mustern – sogenannten „räumlichen Moden“. Mit speziellen Phasenmasken können diese Moden getrennt werden.

Der neu entwickelte „Modensortierer“ leitet Sternenlicht in eine Richtung, Planetenlicht in eine andere. Das blendende Sternenlicht wird auf optischer Ebene ausgeschaltet, bevor es die Detektoren erreicht. Das Ergebnis: ein unverfälschtes Planetenbild.

Die Labortests sind vielversprechend: Selbst bei extremer Nähe zum Stern und Helligkeitsunterschieden von 1:1000 gelang die Extraktion des Planetensignals. Die Technik existiert bereits – nur die Feinabstimmung fehlt noch. Die Phasenmasken müssen mit milliardstel Präzision gefertigt werden.

Direkte Exoplanetenbilder ermöglichen Spektralanalysen zur Suche nach Biosignaturen wie Wasserdampf oder Sauerstoff. Künftige Missionen wie LUVOIR könnten diese Technik nutzen, um systematisch nach bewohnbaren Welten und Lebenszeichen zu suchen. In der Juli-Ausgabe des Space-Magazins haben wir uns bereits auf die Suche begeben und blicken auf fünf potenzielle Exo-Erden-Kandidaten und ihre mögliche Atmosphäre.