Laser aus Konstanz für Planetensuche?
Redaktion /
Pressemitteilung der Universität Konstanz astronews.com
13. Mai 2008
Laser könnten zukünftig bei der Kalibrierung von
astronomischen Instrumenten zur Suche nach extrasolaren Planeten eine immer
wichtigere Rolle spielen. Jetzt haben deutsche Physiker zusammen mit
amerikanischen Kollegen den schnellsten Ultrakurzpuls-Laser der Welt
vorgestellt. Durch ihn könnte es möglich werden, bald auch extrasolare Planeten
von Erdgröße zu entdecken.
Werden mit Hilfe von Lasern bald auch
erdähnliche Planeten entdeckt?
Bild: JPL / NASA |
Forschern des Centrums für Angewandte Photonik der Universität Konstanz ist
es gemeinsam mit der ebenfalls am Bodensee ansässigen Firma Gigaoptics GmbH
gelungen, den schnellsten Ultrakurzpuls-Laser der Welt zu bauen. Der so genannte
Femtosekundenlaser passt auf die Fläche eines 50 Cent Stücks und liefert dabei
10 Milliarden Lichtpulse pro Sekunde, von denen jeder einzelne nur für die
unvorstellbar kurze Zeit von 42 Femtosekunden (0,000 000 000 000 042 Sekunden)
aufblitzt. Es werden damit 10 bis 100 mal mehr Lichtblitze emittiert als bei
bisher verwendeten Geräten.
Tatsächlich verhält sich die Strahlung aus einem solchen Femtosekundenlaser
wie die von tausenden "Einzellasern" mit exakt definierten und eng benachbarten
Frequenzen. Aufgrund dieser Eigenschaft wird sie als Frequenzkamm bezeichnet. Im
Jahr 2005 erhielten der deutsche Physiker Theodor Hänsch und sein amerikanischer
Kollege John Hall den Nobelpreis für die Nutzung solcher Frequenzkämme.
Bisher ist es jedoch noch nie gelungen, all diese "Einzellaser", also die
"Zinken" des Frequenzkamms, getrennt voneinander zugänglich zu machen. "Unser
neuer Laser ist deshalb ein solch bedeutender Durchbruch, weil aufgrund seiner
hohen Pulsrate eben genau dies möglich ist. Er kann in über 1.000 "Einzellaser"
mit jeweils einer unterschiedlichen Farbe zerlegt werden, die dann einzeln
nutzbar sind", erläutert Dr. Albrecht Bartels, Geschäftsführer der Gigaoptics
GmbH.
Der neue Laser könnte eine wichtige Rolle für die Kalibrierung von
astronomischen Teleskopen spielen - etwa bei der Suche nach extrasolaren
Planeten. Entscheidend dabei ist die Entdeckung von minimalen Änderungen der
Farbe des Lichts eines entfernten Sterns, die Hinweise auf umlaufende Planeten
gibt. Bisherige Teleskope werden mit Gas-Lampen kalibriert, die in ihrer
Vielseitigkeit und Präzision begrenzt sind, sodass bislang nur Planeten mit
einem Vielfachen der Erdmasse detektiert werden konnten.
Frequenzkämme eignen sich wesentlich besser zur Kalibrierung und könnten die
Empfindlichkeit der Teleskope um bis zu 100-fach erhöhen, sodass auch kleinere
Planeten von der Größenordnung der Erde entdeckt werden können. Da gewöhnliche
Frequenzkämme bislang zu "dicht" waren, um die einzelnen Zinken direkt nutzbar
zu machen, mussten jüngste Experimente an der Havard University, dem
MIT und dem US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology
(NIST) aufwendige Filtermethoden verwenden. Dabei geht jedoch ein Großteil der
ursprünglichen Frequenzkamm-Zinken verloren.
Im Rahmen einer Kollaboration zwischen Konstanz und dem NIST wird nun
untersucht, wie sich der neue Laser für diese spannende Anwendung ausnutzen
lässt. "Der Konstanzer Laser besticht insbesondere durch seine einfache
Konstruktion und Kompaktheit und ist in der Lage, einen präzisen Frequenzkamm
mit einem Leistungsniveau zu erzeugen, das durch keine andere Technologie
erreicht wird", so Dr. Scott Diddams, Forschungsgruppenleiter am NIST in
Boulder, Colorado. Die gemeinsam erzielten ersten Resultate wurden am
vergangenen Donnerstag auf der weltweit größten Laserkonferenz im kalifornischen
San Jose präsentiert.
"Mit diesem Durchbruch ist es zum wiederholten Mal gelungen, im Umfeld des
Centrums für Angewandte Photonik (CAP) der Universität Konstanz international an
der Spitze der aktuellen Laserforschung beteiligt zu sein", beurteilte Prof.
Thomas Dekorsy vom CAP den Erfolg. "Besonders freut mich, dass mit Dirk Heinecke
ein Konstanzer Physikstudent in einem Praktikum am NIST hautnah an dieser
spannende Entwicklung beteiligt ist. Eine bessere Verknüpfung von aktueller
Forschung und universitärer Ausbildung lässt sich wohl kaum finden."
Erst im letzten Monat hatten Astronomen vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
mit astro-comb ein Gerät vorgestellt, das auch mit Hilfe eines Lasers
die Empfindlichkeit von Instrumenten zur Entdeckung von extrasolaren Planeten
verbessern und dadurch die Entdeckung von erdähnlichen Planeten ermöglichen soll
(astronews.com berichtete).
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