Teleskope der Superlative

Mithilfe der Förderung des BMBF entwickeln Astrophysikerinnen und -physiker Instrumente für die bedeutendsten Teleskope der Welt – vom Detektor am Südpol bis zum größten optischen Teleskop der Welt. So entschlüsseln sie die großen Rätsel des Kosmos.

Very Large Telescope (VLT)

Mit ausgetüftelten Techniken, die sie für Teleskope wie das Very Large Telescope in Chile entwickeln, machen die Forschenden präzise Aufnahmen Milliarden Lichtjahre entfernter Sterne und Galaxien.

© ESO/José Francisco Salgado

Sie stehen auf Gipfeln in den südamerikanischen Anden, auf fernen Inseln und am Südpol: Riesige High-Tech-Teleskope, mit denen Forschende Erkenntnisse aus den Tiefen des Weltalls gewinnen. Das BMBF will diese seit Jahrzehnten andauernde Erfolgsgeschichte nun fortschreiben und fördert deshalb für die kommenden drei Jahre erneut die besten Projekte zur Erforschung des Universums. Mit 36,6 Millionen Euro unterstützt es 71 Projekte an deutschen Hochschulen, die an neuartigen High-Tech-Instrumenten für die Großteleskope arbeiten.

Globales Netzwerk hochspezialisierter Teleskope

Um die Entwicklung des Universums in seinen verschiedenen Facetten zu verstehen, ist es dem BMBF wichtig, eine Vielfalt an astronomischen Methoden zu fördern. Denn: Sie alle ergänzen einander darin, was sie untersuchen können und woher sie die Informationen erhalten. Die Erkenntnisse hieraus fügen sich nach dem Prinzip der sogenannten „Multi-Messenger-Astronomie“ wie Puzzleteile zusammen. Nur so lassen sich die großen Fragen über das Universum beantworten: Wie ist es entstanden? Gibt es erdähnliche Planeten, auf denen Leben möglich sein könnte? Was macht die rätselhafte Dunkle Materie?

Deshalb umfasst die Förderung Arbeiten an verschiedenen Großteleskopen und Forschungsanlagen, die auf der ganzen Welt verteilt sind. Jede von ihnen ist einzigartig und speziell auf bestimmte Signale zugeschnitten: Sie analysieren Licht, das Milliarden Jahre aus fernen Galaxien zu uns gereist ist, andere wiederum messen sogenannte Neutrinos, die nahezu unbemerkt durch die ganze Erde fliegen. Wieder andere Teleskope  fangen Signale kosmischer Gammastrahlung auf. Und gerade diese Unterschiedlichkeit lässt sie wie verschiedene Farben ein umfassendes Gesamtbild des Universums zeichnen.

Neue Instrumente erweitern die Fähigkeiten von Teleskopen

So verschieden die Informationsquellen und Teleskope sind, so vielseitig sind die geförderten Projekte. Eines jedoch haben sie gemeinsam: Die Teleskope sind hochkomplexe Anlagen und mit allerhand High-Tech ausgestattet. Nur so können sie weit entfernte Galaxien oder kosmische Teilchen untersuchen. Dafür liefern breit aufgestellte Teams Messgeräte, Soft- und Hardware.

Ein prominentes Beispiel ist das im Bau befindliche ELT (Extremely Large Telescope), das größte optische Teleskop der Welt. Hierfür entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum Beispiel spezielle Kameras, sogenannte Spektrographen, die viele Sterne gleichzeitig vermessen. Sie analysieren die genaue Zusammensetzung der eintreffenden Strahlung und liefern Aussagen darüber, welche chemischen Elemente dort vorkommen oder wie alt ein Stern ist. Auch für andere entstehenden Teleskope, zum Beispiel MeerKAT, einen Prototyp für ein quadratkilometergroßes Radioteleskoparray (Square Kilometre Array: SKA), und das Cherenkov Telescope Array CTA, das bis 2025 in Chile und auf La Palma entsteht, entwickeln die Forschungsgruppen Messinstrumente und kluge IT-Methoden, um die Flut an Beobachtungsdaten auszuwerten.

Zahlreiche weitere Projekte widmen sich den sogenannten Astroteilchen. Um solchen Teilchen, die zum Beispiel in kosmischen Ereignissen wie Supernovae entstehen, zu verstehen oder noch unentdeckte Teilchen zu entdecken, führen die Teams Arbeiten an Großforschungsanlagen durch. KATRIN, GERDA, ICECUBE, CRESST, XENONnT und Pierre-Auger-Observatorium heißen die Anlagen, für die sie Detektoren, Elektronik, sensible Messtechnik und fein einstellbare Mechanik entwickeln. Damit liefern die Forschenden wichtige Beiträge, um Neutrinos zu wiegen, ihre Herkunft zu verstehen und die Teilchen der rätselhaften Dunklen Materie zu finden.

In der neuen Kampagne fördert das Bundesforschungsministerium auch ein Team, das sich mit Gravitationswellen beschäftigt. Sie entstehen zum Beispiel, wenn Schwarze Löcher sich einander nähern und verschmelzen. Für ihren Nachweis wurde 2017 der Nobelpreis verliehen – und die Erforschung von Gravitationswellen verspricht auch weiterhin ein wichtiges Puzzleteil in den Erkenntnissen über das Universum zu sein. Nachdem die Gravitationswellen nachgewiesen wurden, geht es nun darum, ihre Herkunft systematisch zu untersuchen. Dafür arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an einem neuen Gravitationswellen-Detektor der dritten Generation.

Auch die Gesellschaft profitiert von der Erforschung des Universums

Das Bundesforschungsministerium hat zur Förderung solcher Projekte 2017 das Rahmenprogramm „Erforschung von Universum und Materie“ veröffentlicht. Mit dem Programm fördert es Forschungsgruppen an deutschen Hochschulen darin, die weltweit bedeutendsten Großforschungsanlagen in den Forschungsbereichen Teilchen, Materie und Universum weiterzuentwickeln. Doch so wie einst die Relativitätstheorie zum heute alltäglichen GPS beitrug, so profitieren auch Industrie und Gesellschaft von den Entwicklungsarbeiten und der Forschung zu Schwarzen Löchern, Dunkler Materie und Galaxien: Medizinische Messtechnik, in der die Analysemethoden für die Krebsdiagnostik zum Einsatz kommt, oder das WLAN, das aus der astrophysikalischen Forschung mit Radiowellen resultierte, sind nur zwei von vielen Beispielen, wie wir als Gesellschaft von den Erfolgen der Erforschung des Universums profitieren.