Chile: Bau eines Riesenteleskop (Fotos)
So., 07. Mai 2023
Chile — Zwischen den Kuppeln der Sternwarte in der Atacama-Wüste spazieren zu gehen, bedeutet, sich die Haare mit den Sternen zu bürsten.
Die Atacama, ein Hochplateau in den chilenischen Anden, ist einer der trockensten und dunkelsten Orte der Welt.
Tagsüber kann man Bolivien weit im Osten sehen, wo sich die Wolken zu Gewittern auftürmen, die diese Region niemals befeuchten werden.
Nachts sorgen die ruhigen, unaufgeregten Winde des Pazifischen Ozeans für einige der herrlichsten Sternbeobachtungsbedingungen der Welt.
An einem Abend Ende Januar war der Himmel so dicht mit Sternen bedeckt, dass die Knochen der Sternbilder im Hintergrund verschwanden.
Die Milchstraße, unsere Heimatgalaxie, schwebte direkt über uns, und die Große und die Kleine Magellansche Wolke, Satellitengalaxien unserer eigenen Galaxie, schwebten wie Geister daneben.
Das Kreuz des Südens, diese Ikone des Abenteuers und der Romantik, ragte unübersehbar über den südlichen Horizont.
Im letzten halben Jahrhundert sind Astronomen aus aller Welt nach Chile und seinem seidigen Himmel geströmt, und jetzt haben sich viele der größten Teleskope der Erde entlang einer Art Observatoriumsallee niedergelassen, die sich in Nord-Süd-Richtung über etwa 1 280 Kilometer am Rande der Atacama erstreckt.
Zu den Bewohnern gehört das Very Large Telescope, das aus vier Teleskopen mit einem Durchmesser von jeweils mehr als 8 Metern besteht und von der Europäischen Südsternwarte in internationaler Zusammenarbeit gebaut wurde.
Das Vera-C-Rubin-Observatorium, ein weiteres 8‑Meter-Teleskop, soll nächstes Jahr in Betrieb genommen werden und alle drei Tage den gesamten Himmel abbilden.
(Die Fähigkeit eines Teleskops, Licht von weit entfernten Sternen einzufangen, hängt in etwa von der Fläche seines Hauptspiegels ab.
Das Palomar-Teleskop in Südkalifornien, ein Instrument, das die Astronomie bis in die 1990er Jahre hinein beherrschte, hatte einen Durchmesser von 5 m bzw. 200 Zoll).
Das Las-Campanas-Observatorium, dessen Teleskope und Büros entlang eines steilen Bergrückens auf dem Cerro Las Campanas in 2.590 m Höhe aufgereiht sind, war einer der ersten Nutzer des Atacamahimmels.
Auf dem Bergrücken stehen heute zwei innovative Teleskope, die Twin Magellans, mit gebogenen Scheiben aus aluminisiertem Glas mit einem Durchmesser von 6,5 m, die nebeneinander in separaten Gehäusen untergebracht sind.
Aber das ist erst der Anfang.
Las Campanas ist eine Außenstelle der Carnegie Observatories mit Sitz in Pasadena, Kalifornien, die wiederum der Carnegie Institution for Science mit Sitz in Washington gehört.
Die Carnegie Institution ist Mitbegründer und treibende Kraft eines Konsortiums von 13 Universitäten und Institutionen, das das Giant Magellan Telescope (GMT) bauen will, ein milliardenschweres Instrument, das leistungsfähiger ist als alle bestehenden bodengebundenen Teleskope.
Nach seiner Fertigstellung wird das Teleskop über sieben Spiegel mit einem Durchmesser von jeweils 8 m verfügen, die zusammen ein Teleskop mit einem Durchmesser von 22 m bilden und damit etwa 20 Mal so leistungsfähig sind wie Palomar.
Das GMT wird auf dem Gipfel des Cerro Las Campanas gebaut, 3,2 km von den Kuppeln der bestehenden Carnegie-Teleskope entfernt.
Ähnlich gigantische Teleskope werden derzeit auf Berggipfeln in anderen Teilen der Welt geplant und gebaut.
Mit diesen Kathedralen aus Glas, Stahl und Technologie hoffen die Astronomen, die ersten detaillierten Bilder von fernen Planeten aufzunehmen — der nächste wichtige Schritt auf dem Weg zur Klärung der Frage, ob der Kosmos jenseits der Erde bewohnbar ist oder vielleicht sogar bewohnt wird.
In den Süden gehen
Die Carnegie Institution for Science wurde 1902 von Andrew Carnegie gegründet.
Sie ist stolz auf ihre Geschichte in Wissenschaft und Astronomie, so Eric D. Isaacs, Physiker und Präsident der Institution.
Im Jahr 1929 entdeckte der Astronom Edwin Hubble mit Hilfe der Carnegie-Teleskope auf dem Mount Wilson in Pasadena, dass sich das Universum ausdehnt.
1978 bestätigte eine andere Carnegie-Astronomin, Vera Rubin, dass die Sterne und Galaxien von Wolken einer geheimnisvollen dunklen Materie umhüllt sind, die die Wissenschaftler bis heute nicht verstehen.
Das Carnegie-Institut begann in den 1960er Jahren, den chilenischen Himmel als möglichen Standort für einen südlichen Zwilling des 508-Zentimeter-Hale-Teleskops ins Auge zu fassen, das 1948 in Zusammenarbeit mit dem California Institute of Technology auf dem Palomar Mountain fertiggestellt wurde.
Zwanzig Jahre später kaufte die Carnegie-Stiftung 217 Quadratkilometer in der Atacama-Region für 75 Cent pro Hektar.
Die National Science Foundation richtete weiter südlich auf dem Cerro Tololo einen Außenposten ein, und die Europäische Südsternwarte, eine europäische Organisation, hatte Teleskope auf La Silla, einem von Las Campanas aus sichtbaren Gipfel, stationiert.
“Das war einfach ein genialer Schachzug”, sagte Dr. Isaacs.
“Dieses Stück Land ist offen für neue Ideen.”
Das erste Teleskop auf Las Campanas, ein 1 Meter breiter Reflektor namens Swope-Teleskop, wurde 1969 in Betrieb genommen.
Es wurde nach Henrietta H. Swope benannt, einer amerikanischen Astronomin und Philanthropin, der es zu verdanken ist, dass die Entfernungen von Sternen und nahen Galaxien gemessen werden konnten.
1984 entdeckten Bradford A. Smith von der University of Arizona und Richard Terrile vom Jet Propulsion Laboratory der Nasa mit dem Swope-Teleskop eine Staubscheibe um den Stern Beta Pictoris, ein Beweis für die Entstehung von Planeten in Aktion.
“Das war der Anfang der Exoplaneten”, sagte John Mulchaey, der Direktor der Carnegie Observatories und ihrer Außenstelle in Las Campanas.
Und als 1987 ein Stern in der Großen Magellanschen Wolke als Supernova explodierte, wurde er erstmals von Swope und gleichzeitig von einem Mitarbeiter von Las Campanas, der auf dem Parkplatz eine Pause machte, mit bloßem Auge gesehen.
Kreaturen der Nacht
Neben den Kuppeln von Las Campanas gibt es eine Reihe von Hütten für Besucher, Mitarbeiter und Forscher, die jeweils eine Woche lang bleiben, sowie eine Lodge mit einem Speisesaal, in dem es eine Cappuccino-Maschine gibt.
Auf dem Bergrücken und den umliegenden Hängen leben Herden von gazellenartigen Tieren, die Guanakos genannt werden, Viscachas, murmeltierähnliche Nagetiere mit Hasenohren, Esel und Falken.
Die weißen Kuppeln des Observatoriums von La Silla sind im Süden zu sehen.
An die Hauptunterkunft ist eine Terrasse angebaut, auf der sich am Ende des Tages Astronomen versammeln, um einen Blick auf den grünen Blitz zu erhaschen, den seltenen letzten Rest der Sonne, wenn sie unter dem Horizont verschwindet, sofern die Bedingungen stimmen.
Nach Sonnenuntergang werden die Lichter in der Lodge gelöscht, und die Mitarbeiter der Sternwarte kommen und ziehen die Jalousien an den Fenstern Ihrer Hütte herunter, falls Sie das nicht schon getan haben, um künstliches Licht vom Berg und von den empfindlichen Teleskopinstrumenten fernzuhalten.
Eines Nachts ging ich zum Swope-Teleskop hinüber, unter einer Milchstraße, die so hell war, dass man den schmalen Pfad allein durch ihr Licht finden konnte.
Durch das Teleskop sah ich den gebänderten Jupiter, der mit drei seiner glitzernden Monde Hof hielt, und 160.000 Lichtjahre entfernt, in der Großen Magellanschen Wolke, Nebel aus interstellarem Gas, die sich durch den Tarantelnebel schlängelten.
Am nächsten Morgen bot sich auf dem Gipfel von Las Campanas ein weniger himmlischer Anblick: eine Ansammlung von Bauwagen, ein Labyrinth von Seilsicherungen, die Besucher davor bewahren sollten, vom Berg zu fallen.
Falken umkreisten einen dünnen Metallturm, in dem verschiedene Instrumente zur Überwachung des Wetters und der Atmosphäre untergebracht waren.
Als ich nach unten blickte, stand ich am Rande eines Lochs im Dach der Welt.
Konzentrische kreisförmige Gräben, einige bis zu 18 m tief, waren in das vulkanische Gestein des Berggipfels gegraben worden und erinnerten an präkolumbianische Erdarbeiten.
Dies war die zukünftige Heimat des Giant Magellan Telescope (GMT).
Ich fragte Dr. Mulchaey, was dieses Teleskop im Gegensatz zu den Weltraumteleskopen James Webb und Hubble leisten würde.
“Eine Menge”, sagte er.
Zum einen würden die Instrumente des Giant Magellan Teleskops vorrangig zur Untersuchung von Exoplaneten eingesetzt und wären in der Lage, felsige, erdähnliche Planeten in einer Entfernung von bis zu 30 Lichtjahren zu entdecken.
Da sich die Technologie im Laufe der Zeit verbessert, können die Astronomen außerdem die Hauptinstrumente austauschen und aufrüsten, während weltraumgestützte Teleskope auf die Technologie festgelegt sind, die sie beim Start hatten.
Bei einer Besprechung in einem der Bauwagen erläuterte Oscar Contreras-Villarroel, der Vizepräsident der Organisation Giant Magellan und ihr rechtlicher Vertreter bei der chilenischen Regierung, die Fähigkeiten des GMT.
Die Konstruktion umfasst ein ausgeklügeltes adaptives Optiksystem, das atmosphärische Turbulenzen ausgleicht, die Himmelsdetails verschwimmen lassen können (und Sterne zum Glitzern bringen).
Und einige der Spiegel werden ihre Form 2.000 Mal pro Sekunde anpassen können, um Sternenbilder in einem Sichtfeld von zwei Dritteln der Größe des Vollmonds scharf zu halten. (Das Sichtfeld des Webb-Teleskops ist nur ein Zehntel eines Vollmonds.)
“Es wird in der Lage sein, die Fackel in einer Entfernung von 158 km [99 Meilen] aufzulösen”, sagte Contreras-Villarroel.
Der erste der Giant Magellan-Spiegel wurde 2005 unter dem Football-Stadion der Universität von Arizona in einem Drehofen gegossen, der von J. Roger P. Angel, einem Astronomen aus Arizona, entwickelt wurde, um Riesenspiegel zu bauen.
Drei der Spiegel sind inzwischen fertiggestellt und befinden sich in Kisten auf dem Flughafen von Tucson.
Drei weitere werden gerade poliert und getestet.
Der siebte und letzte Spiegel soll noch in diesem Jahr gegossen werden.
Je nach Finanzierung könnte das Teleskop im Jahr 2030 in Betrieb gehen, so Dr. Isaacs in einer E‑Mail.
“Sobald wir vier Spiegel haben, werden wir anfangen, Photonen zu sammeln”, schrieb er.
“Das ist das erste Licht. Wir werden in der Lage sein, frühzeitig mit der Wissenschaft zu beginnen. Mit sieben Spiegeln ist der Bau abgeschlossen und wir gehen in den regulären Betrieb über.”
Der Gipfel von Las Campanas wurde 2012 flach gesprengt, um Platz für das Teleskop zu schaffen, das fast so groß wie ein Fußballstadion und mehr als 22 Stockwerke hoch sein wird.
Miguel Roth, ein ehemaliger Direktor von Las Campanas, führte durch das Fundament und zeigte es aus der Nähe.
Der Aushub habe neun Monate gedauert, teilweise von Hand, sagte er, um den Einsatz von Sprengstoff zu vermeiden, der das darunter liegende Gestein zersprengen könnte.
Riesige Kugellager werden das Teleskop gegen Erdbeben isolieren.
Das Teleskopgebäude, ein riesiger rotierender Zylinder, wurde mit einem System von Belüftungsöffnungen und Windschutzscheiben ausgestattet, um die Temperatur im Inneren konstant zu halten.
Außerdem befinden sich alle wärmeerzeugenden Maschinen unterirdisch und stromabwärts vom vorherrschenden Wind, so dass thermische Luftströme, die die empfindlichen Spiegel beeinträchtigen könnten, verhindert werden.
“Das Teleskop soll eins mit dem Berg werden”, sagte Dr. Roth.
“Wir haben einen der besten Standorte der Welt, wenn wir es nicht vermasseln”.
Kosmische Gesellschaft
Vor zwei Jahrzehnten war das Giant Magellan eines von drei Projekten, die von konkurrierenden Gruppen von Astronomen und Institutionen ins Leben gerufen wurden, um eine neue Generation von Brobdingnag-Teleskopen zu entwickeln, die in ihrer Fähigkeit, Sternenlicht zu sammeln und die Leere des Nachthimmels zu durchdringen, einzigartig sind.
Auf Hawaii versucht ein von den USA geführtes Team, das Dreißig-Meter-Teleskop auf dem Mauna Kea zu bauen, stößt dabei aber auf den Widerstand hawaiianischer Aktivisten.
Und weiter nördlich in der Atacama-Region will die Europäische Südsternwarte bis zum Ende des Jahrzehnts das European Extremely Large Telescope bauen.
Es wird das größte von drei Teleskopen sein, mit einem Verbundspiegel von 39 m Durchmesser.
Weder für das Giant Magellan noch für das Dreißig-Meter-Teleskop ist bisher genug Geld zusammengekommen — 2,54 Milliarden bzw. 3,7 Milliarden US-Dollar -, um die Träume vom Himmel zu erfüllen.
Die Fertigstellung wird von der Großzügigkeit der National Science Foundation abhängen, die traditionell die bodengebundene Astronomie in den USA unterstützt, und letztlich vom Kongress.
