Optische Uhren gehören zu den genauesten Instrumenten, die Menschen je gebaut haben. Normalerweise brauchen sie dafür sorgfältig isolierte Atome in einem Labor und hochreines Laserlicht. Ein Team aus den USA hat das Prinzip nun umgedreht und stattdessen das unruhige, flackernde Licht unseres Heimatsterns genutzt.
Die Gruppe um Scott Diddams von der University of Colorado in Boulder und dem nationalen Messinstitut NIST fängt Sonnenlicht mit einer dünnen Glasfaser ein. In dessen Spektrum suchen die Forschenden eine bestimmte dunkle Linie, die entsteht, wenn Eisenatome in der Sonnenatmosphäre Licht einer ganz bestimmten Farbe schlucken. Auf diese Linie wird ein Laser fest eingeregelt, ein sogenannter Frequenzkamm zählt dann dessen Schwingungen. Die Forschenden sprechen von einer „solaren optischen Uhr“.
Mit den besten Laboruhren kann das Gerät nicht mithalten. Spannend ist es aus einem anderen Grund: Verschiebt sich die Linie, verrät das, wie schnell sich das leuchtende Gas auf uns zu- oder von uns wegbewegt. Nach Mittelung über einige Tausend Sekunden erreichte das Team eine Genauigkeit von etwa 30 Zentimetern pro Sekunde. Sogar die rhythmischen Schwingungen der Sonnenoberfläche mit einer Periode von rund fünfeinhalb Minuten wurden sichtbar.
Einen eindrucksvollen Test lieferte die partielle Sonnenfinsternis vom 8. April 2024, die das Team von Boulder aus beobachtete. Weil die Sonne rotiert, deckte der Mond nacheinander die herannahende und die sich entfernende Seite ab, und die Eisenlinie wanderte erst in die eine, dann in die andere Richtung, um bis zu etwa 500 Meter pro Sekunde.
Langfristig träumen die Forscher von der Planetensuche. Ein erdähnlicher Planet bringt seinen Stern nur um wenige Zentimeter pro Sekunde ins Wanken. Mit Riesenteleskopen von 25 bis 40 Metern Durchmesser, wie sie derzeit gebaut werden, ließe sich die Methode auf nahe sonnenähnliche Sterne übertragen. Allerdings ist deren Licht schwach, und das Brodeln ihrer Oberflächen erzeugt eigenes Rauschen, das erst herausgerechnet werden muss.
