Musenblätter - Das unabhängige Kulturmagazin

Prof. Karl-Heinz Kampert - Foto © Michael Mutzberg

Das Wow-Signal

Astrophysiker Karl-Heinz Kampert über die Suche

nach außerirdischem Leben mittels Radioteleskopen

Die Suche nach außerirdischem Leben mittels Radioteleskopen hat eine lange Geschichte. Seit wann arbeitet man schon daran?

Karl-Heinz Kampert: Wichtige Entdeckungen beruhen auf menschlicher Neugier. In der Wissenschaft sind sie häufig sogar das Ergebnis einer zufälligen Beobachtung. So ist es auch mit der Radioastronomie selbst. Als der Physiker und Ingenieur Karl Jansky im Jahr 1930 der Ursache einer Störung der neu eröffneten Transatlantik-Funkverbindung auf den Grund gehen wollte, stellte er mit Hilfe eines einfachen Bastelaufbaus fest, daß die Störung keinem 24-Stunden-Rhythmus folgte, sondern sich etwa alle 23 Stunden und 56 Minuten wiederholte. Sie folgte also einem „Sterntag“. Er schloß daraus, daß die Quelle der Störung nicht irdischen Ursprungs sein konnte, sondern außerhalb des Sonnensystems liegen mußte. So wurde die Radioastronomie geboren. Zu Ehren Jansky’s wird die Stärke von Radiosignalen in Einheiten von „Jansky“ gemessen.

Radiosignale breiten sich nahezu ungehindert durch das Universum aus und werden auch nicht von der Erdatmosphäre absorbiert. Selbst kleinste Signale lassen sich mit großen Teleskopen wie dem Radioteleskop Effelsberg in der Eifel sehr gut nachweisen. Wenn wir auf der Erde also Radiosignale zur Kommunikation verwenden, liegt es nahe, daß außerirdische Zivilisationen es uns gleichtun, denn die Naturgesetze gelten schließlich überall. Es liegt also nichts näher, als extraterrestrische Radiosignale nach intelligenten hochfrequenten Mustern zu durchsuchen, sie also zur Suche nach extraterrestrischer Intelligenz (SETI) zu nutzen.

Begonnen hatte die Suche nach E.T. im April 1960 mit dem Radioastronomen Frank Drake, indem er eine 26-Meter-Antenne des US National Radio Astronomy Observatory auf zwei nahe gelegene Sterne richtete. Schon nach kurzer Zeit hatte er verdächtige Signale gefunden, die sich aber leider als Funksignale eines Flugzeugs entpuppten. Ab 1972 „horchten“ Radioastronomen mit einem noch größeren Teleskop bereits 650 Sterne ab. Die SETI-Forschung als ernsthafte Wissenschaftsdisziplin war hiermit etabliert und auch bereits vorhandene Teleskope wurden zunehmend hierfür eingesetzt. So auch die 1963 in Betrieb genommene 103 x 33 Quadratmeter große so genannte „Big Ear“ Antenne der Ohio State University, mit der man 1971 eine große astronomische Himmelsdurchmusterung abgeschlossen hatte. Von 1973-1995 stand dieses Teleskop der SETI-Forschung zur Verfügung und ist die bis heute längste Meßperiode, die sogar im Guinness Buch der Weltrekorde erfaßt ist.

Die Forschenden sprechen in diesem Zusammenhang oft von der „großen Stille“. Doch eigentlich glaubt die Wissenschaft doch gar nicht, daß wir allein sind, oder?

Karl-Heinz Kampert: Die Suche nach außerirdischem Leben ist ein nunmehr sechs Jahrzehnte andauerndes Geduldsspiel. Sie wird seit 1984 von einem gemeinnützigen unabhängigen Verein unter der Leitung von Frank Drake koordiniert. Außer Signalen weiterer Spionagejets wurden jedoch noch keine Hinweise auf eine Botschaft außerirdischer Intelligenz aus der Datenflut herausgefischt. Es herrscht also eine „große Stille“ im Universum. Bereits 1950 stellte der Physiker Enrico Fermi die markante Frage: „Wo sind eigentlich alle?“ Angesichts der schier endlosen Anzahl von Sternen und Planeten in unserem Universum müßte es doch Millionen von intelligenten Zivilisationen geben. Warum haben wir dann noch keinen klaren Beweis für ihre Existenz gefunden? Dies ist als Fermi-Paradoxon bekannt.

Der schon genannte Frank Drake, der Pionier der SETI-Forschung, hat möglicherweise eine Antwort auf diese große Frage formuliert – in Form einer Gleichung, die nach ihm benannt wurde. Diese Gleichung verbindet verschiedene Wahrscheinlichkeiten miteinander, die für das Auftreten intelligenten Lebens relevant sind und berücksichtigt Faktoren, wie dem Anteil der Sterne, die ein Planetensystem besitzen, der durchschnittlichen Anzahl von Planeten pro Stern, dem Anteil der Planeten mit Leben, dem Anteil mit intelligentem Leben, dem Anteil mit Interesse an einer Kommunikation, und – ganz wichtig – der Lebensdauer einer technischen Zivilisation in Jahren. Dieser letztgenannte Punkt ist es, der aufgrund der immensen Weiten des Universums zumindest die praktische Möglichkeit einer Kontaktaufnahme mit Zivilisationen außerhalb unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, verhindert. Konservative Abschätzungen gehen von einer Zivilisation in unserer Milchstraße aus und optimistische von 100 Zivilisationen, was einem mittleren Abstand zweier Zivilisationen von 5000 Lichtjahren entspricht. Bis zur nächstgelegenen Andromeda-Galaxie sind es bereits über 2 Millionen Lichtjahre. Wir dürfen in dieser Diskussion nicht vergessen, daß wir erst seit ca. 90 Jahren (s.o.) imstande sind, Radiosignale zu empfangen.

Am 15. August 1977 zeichnete der Astrophysiker Jerry R. Ehmann ein Signal auf, welches als meistversprechender Anwärter für eine außerirdische Botschaft gilt, das sogenannte Wow-Signal. Was hat es damit auf sich?

Karl-Heinz Kampert: Im August 1977 wertete der Astronom J. R. Ehman die von der „Big Ear“-Antenne in den vorangegangenen Tagen aufgezeichneten Signale aus. Dies geschah damals noch durch das Ablesen der Computerausdrucke auf Endlospapier. Der zeitliche Ablauf der Signalstärken wurde in Form von aufeinanderfolgenden Ziffern kodiert, wobei 0, 1, 2, ... 9, A, B, … X, Y und Z für jeweils zunehmende Signalstärken während eines Zeitfensters von zehn Sekunden standen. In den heute verwirrend anmutenden Printouts fand Ehman eine am 15. August um 23:16 Uhr Ortszeit beginnende Sequenz der Form „6EQUJ5“, d. h. ein immens starkes, lang anhaltendes Signal aus einer Richtung unweit des galaktischen Zentrums. Dieses Signal markierte er auf dem Ausdruck mit der Notiz „Wow!“. Es sollte als „Wow!“-Signal in die Geschichte der SETI-Forschung und Radioastronomie eingehen.

Eine Wiederholung des Signals, welches bei einer Frequenz von 1420 MHz (einem Hyperfeinstruktur-Übergang im neutralen Wasserstoffatom) eine Bandbreite von weniger als 10 kHz aufwies, konnte bis heute selbst mit empfindlicheren Radioantennen nicht beobachtet werden. Über die Ursache wird weiterhin spekuliert. Auch eine vor wenigen Monaten abgeschlossene Reanalyse der ursprünglichen Daten mit modernen Methoden konnte das Rätsel nicht lösen, wohl aber einen astrophysikalischen Ursprung untermauern.

In die Erkundung von Signalen wird eine Menge Geld gesteckt. Vor einigen Jahren hat ein russischer Milliardär sogar 100 Millionen Dollar in das Projekt „Breakthrough Listen“ investiert, welches von namhaften Astronomen wie dem damaligen Starphysiker Stephen Hawkings unterstützt wurde, um intelligentes Leben jenseits der Erde zu finden. Projektziel ist es, u. a. eine Million erdnahe Sternensysteme, die hundert nächsten Galaxien und das galaktische Zentrum nach Anzeichen extraterrestrischer Intelligenz zu scannen. Ist das nur reine Science-Fiction für reiche Bonzen?

Karl-Heinz Kampert: Die SETI-Forschung trifft zweifellos einen inneren Nerv der Menschheit: Sind wir allein im Universum? Die Vorstellung von bewohnten anderen Welten existiert bereits seit der Antike und findet sich oft in philosophischen Werken und Mythen. Es ist daher wenig erstaunlich, daß Menschen mit unterschiedlichem finanziellem Hintergrund solche Projekte gerne unterstützen. So unterstützte auch Steven Spielberg, der Starregisseur, nach seinem Erfolg mit „E.T. – Der Außerirdische“ pressewirksam ein Projekt der SETI-Forschung. An der Auswertung der Big-Ear-Daten, die über viele Jahre hinweg erfolgte, arbeiteten vor allem Wissenschaftler und Amateure auf freiwilliger Basis. Vielleicht erinnern sich viele auch an das Projekt SETI@home, das 1999 von der University of California in Berkeley ins Leben gerufen wurde. Bis zum Jahr 2020 nutzte es die Ressourcen ungenutzter Heimcomputer mittels eines speziellen Bildschirmschoners, um nach Signalen in den verfügbaren Radiodaten zu suchen. Sehr viele Menschen beteiligten sich an der Initiative, weil sie von der Frage an sich fasziniert waren und sie vielleicht auf ihrem eigenen PC ein Signal hätten entdecken können.
Für das Projekt „Breakthrough Listen“ (zu Deutsch: Durchbruch Lauschen) sind nach aktuellem Stand (Sept. 2025) bisher aber lediglich 4,5 % der genannten Summe in das Projekt geflossen. Die gewonnenen Daten und die verwendete Software stehen jedermann zur Verfügung. Nehmen wir ein anderes sehr aktuelles Beispiel: Eine Gruppe von Privatpersonen und Stiftungen hat dem CERN kürzlich 860 M € für den Bau des Future Circular Colliders als Nachfolgeprojekt des LHC zugesagt, das sind etwa 5% der erforderlichen Summe.
Über die Sinnhaftigkeit derartiger Spenden kann man sicherlich unterschiedlicher Meinung sein. Natürlich entzieht der Spender der öffentlichen Hand auf diese Weise Steuereinnahmen, über deren Verwendung ansonsten die Politik entscheiden würde. Auch in Wuppertal werden viele soziale, kulturelle und andere Projekte sowie vereinzelt auch Stiftungsprofessuren aus privater Hand über Spenden unterstützt. Viele von uns spenden ebenfalls gerne für Zwecke, die uns persönlich am Herzen liegen. In letzter Konsequenz müsste man das genauso kritisieren, denn der Prozeß ist der gleiche. Umgekehrt könnten sich die „reichen Bonzen”, um bei dem Begriff und dem Klischee zu bleiben, auch die nächste Jacht bauen lassen. Wäre das besser für die Allgemeinheit? Spenden erfolgen, um steuerlich wirksam zu sein, in der Regel über Stiftungen (so auch am CERN), also über eine rechtliche Struktur mit zumeist gemeinnützigem Zweck.

Das größte Radioteleskop der Erde, das Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (Fast), eine 500 Meter durchmessende "Riesenschüssel" in der entlegenen Dawodang-Depression der Provinz Guizhou im Süden Chinas, sucht seit 2019 nach Signalen außerirdischer Zivilisationen. Hat sich schon mal jemand oder etwas gemeldet?

Karl-Heinz Kampert: Das ist in der Tat ein beeindruckendes, feststehendes Teleskop, das in erster Linie für die astronomische Forschung eingesetzt wird, beispielsweise für die Untersuchung von Pulsaren (schnell rotierenden Neutronensternen), den Nachweis interstellarer Moleküle, die Erstellung hochauflösender Bilder aus der Umgebung schwarzer Löcher oder die Suche nach Gravitationswellen. Aber auch die Detektion fremder Kommunikationssignale ist möglich. Im Juni 2022 wurde über ein mögliches Signal berichtet, welches jedoch bereits vier Tage später als Detektor-Artefakt identifiziert wurde. Die Suche läuft jedoch weiter.

Gegenwärtig gehören die sogenannten TRAPPIST-1-Planeten zu den interessantesten Sternen, wenn es um die Suche nach außerirdischem Leben geht. Wie kommt man darauf?

Karl-Heinz Kampert: Die Suche nach sogenannten Exoplaneten, also Planetensystemen außerhalb unseres Sonnensystems, ist ein hochaktuelles und intensiv betriebenes Forschungsfeld. Im Jahr 2019 wurde die Entdeckung der ersten Planeten um einen sonnenähnlichen Stern mit einem Nobelpreis gewürdigt. Inzwischen gab es Tausende weitere Entdeckungen, die unser Verständnis des Universums erweitert haben. Das Ziel dieser Suche ist also nicht, Signale außerirdischer Zivilisationen zu detektieren, sondern herauszufinden, wie häufig und ggf. wo bewohnbare Planeten im Universum anzutreffen sind.
Trappist-1 ist ein etwa 40 Lichtjahre von der Erde entferntes Planetensystem. Zur Orientierung: Der sonnennächste Stern, Proxima Centauri, ist 4,24 Lichtjahre von uns entfernt. Die Entdeckung gelang im Jahr 2016 mit der sogenannten Transitmethode. Dabei wird die Tatsache genutzt, daß die Planeten während ihrer Umkreisung das Licht ihrer Sonne geringfügig abdecken, sodaß der Stern für den Beobachter in Äquatorebene abwechselnd dunkler und heller erscheint.
Der Stern Trappist-1 hat nur etwa ein Zwölftel der Masse und die Hälfte der Oberflächentemperatur der Sonne. Die Umlaufperioden der Planeten liegen zwischen 1,5 und 20 Tagen. Für die mittleren Planeten fand man Dichten, die ähnlich wie bei der Erde sind. Man vermutet in einem Planeten sogar einen Eisenkern wie bei der Erde. Es wurde darüber hinaus eine wasserstoffbasierte Atmosphäre nachgewiesen. Aufgrund der dort vorherrschenden Temperaturen geht die NASA davon aus, daß sich auf mehreren der Planeten flüssiges Wasser befinden könnte. Das Alter des Systems wird auf 7,2 Milliarden Jahre geschätzt. Das Alter des Sonnensystems beträgt im Vergleich 4,5 Milliarden Jahre, so daß auf den Planeten genügend Zeit vorhanden war, Lebensformen zu bilden. All diese Beobachtungen machen Trappist-1 zu einem vielversprechenden Sternensystem mit potentiell bewohnbaren Planeten und möglicherweise Leben.

Jetzt sucht die Wissenschaft mit diesen Megateleskopen ja nicht nur nach Aliens. Welche Erkenntnisse bringen solche Forschungen denn auch noch?

Karl-Heinz Kampert: Wie bereits erwähnt, dienen alle modernen Teleskope der astronomischen Forschung. Es gibt noch eine Vielzahl ungelöster Fragen von großer astrophysikalischer Bedeutung. Mit Hilfe der Teleskope können wir immer weiter ins Universum vordringen und somit auch seine Entstehungsgeschichte erforschen.

Mit der Inbetriebnahme neuer Instrumente, welche empfindlicher sind ist als alles bisher dagewesene, sind Überraschungen nahezu garantiert. Man macht Beobachtungen, die man im wahrsten Sinne des Wortes nicht auf dem Schirm hatte, und diese sind immer besonders spannend, da sie zur Wissenserweiterung führen. Allerdings besteht hier auch immer eine Gefahr: Wenn neue, unbekannte Signale beobachtet werden, muß zunächst sichergestellt werden, daß es sich nicht um einen Fehler in der Apparatur oder Analyse handelt. In der Geschichte der Wissenschaften gab es leider viele Beispiele, in denen vorschnelle Schlüsse gezogen wurden, die später revidiert werden mußten.

Sie selber waren von 2010 bis 2017 Sprecher der Forschungskollaboration am Observatorium für Teilchenstrahlung (Pierre Auger Observatorium) in Argentinien. Dort untersucht man kosmische Strahlung mittels Detektoren. Können die dort erforschten Ergebnisse auch Rückschlüsse auf mögliches außerirdisches Leben geben?

Karl-Heinz Kampert: Das primäre Ziel unserer Forschung ist die Identifizierung der Quellen der höchstenergetischen Teilchen im Universum. Wir beobachten Teilchen, deren Energie um den Faktor 100 Millionen größer ist als die Energie, die im größten Beschleuniger der Welt, dem LHC des CERN, erzeugt werden kann. Allerdings haben wir keine Ahnung, wie die Natur das bewerkstelligt. Wir konnten nachweisen, daß diese Teilchen nicht aus der Milchstraße selbst stammen, sondern aus benachbarten Galaxien. Insofern sind diese Teilchen die einzige Form von Materie, die uns aus anderen Galaxien erreicht und die wir hier auf der Erde detektieren können: Boten aus anderen Welten. Derart hohe Energien lassen sich nur unter extremsten Bedingungen erreichen, etwa in der unmittelbaren Umgebung massereicher schwarzer Löcher oder in Regionen, in denen in kurzer Zeit sehr viele Sterne zu Supernovae explodieren und sich nachfolgend gleichzeitig viele neue Sterne bilden. Das ist aber genau das Gegenteil dessen, was wir unter einer habitablen Zone verstehen.

Interessanterweise wurde jedoch bereits vorgeschlagen, daß sich Neutrinos eher als Licht oder Radiosignale eignen, um Signale an fremde Zivilisationen zu senden oder zu empfangen. Der Grund ist, daß Neutrinos – anders als elektromagnetische Strahlung – Materie nahezu ungehindert durchdringen können und keinen weiteren Störeinflüssen unterliegen. Dieser Vorteil der Neutrinos, daß sie das Universum ohne Störung und Absorption durchlaufen ist aber leider auch ihr Nachteil: Neutrinos nachzuweisen, erfordert sehr große Detektoren wie das IceCube-Observatorium am Südpol, an dem wir in Wuppertal ebenfalls beteiligt sind. Angesichts der Praktikabilität würde ich die Idee, Neutrinos zur SETI-Forschung zu verwenden, persönlich aber derzeit eher unter der Rubrik „Science Fiction“ einordnen.

Uwe Blass

Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert studierte von 1977 bis 1983 an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster Physik. Von 1983 bis 1986 war Kampert wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Westfälischen Wilhelms-Universität und promovierte 1986. Anschließend war er für drei Jahre als postdoktoraler Forschungsstipendiat an der Großforschungseinrichtung CERN in der Schweiz tätig. Von 1989 bis 1995 war er Assistenzprofessor für Physik an der Münsteraner Universität, währenddessen habilitierte er sich 1993. Anschließend lehrte er als Professor der Physik an der Universität Karlsruhe und dem Forschungszentrum Karlsruhe, die 2009 beide zum Karlsruher Institut für Technologie fusionierten. Seit 2003 lehrt er schließlich Experimentalphysik an der Bergischen Universität Wuppertal.

Redaktion Musenblätter: Frank Becker

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