66 große Augen blicken 13 Mrd. Jahre zurück ins All
Alma, das mit über eine Milliarde Euro teuerste und ehrgeizigste bodengebundene Astronomieprojekt der Welt, will die alten Fragen der Menschheit endlich beantworten: Woher kommen wir und wie ist das alles entstanden? Alma liefert Bilder von Sternengeburten aus uralter Zeit.
Das Superteleskop Alma wurde am 13. März 2013 offiziell in Betrieb genommen. Es steht in der Atacama-Wüste in den chilenischen Anden.
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Alma blickt mit 66 großen Augen in den kalten Nachthimmel über der Atacama-Wüste in den chilenischen Anden. Das am 13. März 2013 offiziell in Betrieb genommene Super-Teleskop ist eines der größten und teuersten Radio-Teleskope auf der Welt. Alma empfängt Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 0,3 bis 9,6 Millimeter, also zwischen infrarotem Licht und Radiowellen. Das Kürzel Alma steht folgerichtig für „Atacama Large Millimeter Array“. Alma soll Bilder liefern, die endlich Antworten geben auf die größten Menschheitsfragen. Woher kommen wir, wie ist das Universum entstanden? Dafür blickt Alma bis fast zurück zum Urknall vor 13,7 Milliarden Jahre und kann Sterne ins Visier nehmen, die 13 Milliarden Jahre alt sind.
Die Forscher bauten Alma gezielt auf über 5000 Metern Höhe auf
Damit das funktioniert, mussten die Astronomen Alma an einem der unwirtlichsten Orte des Planeten aufbauen. Er liegt in der chilenischen Atacama-Wüste auf über 5000 Metern Höhe in extrem dünner Luft. Hier gibt es nur Trockenheit und Sand soweit das Auge reicht. Die Atacama-Wüste gilt mit nur 100 Millimetern Niederschlag im Jahr als die trockenste Gegend der Welt. Und das ist für das Alma-Teleskop alles genau richtig so. „Speziell hier auf 5000 Metern ist sehr wenig Wasserdampf in der Atmosphäre. Und es ist der Wasserdampf, der die Strahlung, die wir beobachten wollen, absorbiert. Das heißt: Je höher wir sind, desto weniger Wasserdampf, desto besser können wir in den Himmel schauen“, erklärt der deutsche Astronom Rüdiger Kneissl.
Alma ist das ehrgeizigste astronomische Projekt aller Zeiten. An dem über eine Milliarde teuren Radioteleskop sind die europäische Astronomieorganisation ESO sowie Partner aus Nordamerika, Ostasien und Chile beteiligt. „Es ist vergleichbar mit dem Übergang vom nackten Auge zum ersten Fernrohr“, schwärmt Wolfgang Wild, der europäische Projektmanager von Alma. Besonderer Clou: Die 66 Riesenantennen lassen sich zu einem Monsterauge von 16 Kilometern zusammenschalten. „Das Zusammenschalten von mehreren Antennen bedeutet eine gewaltige Leistungssteigerung“, so Wild.
Die Spiegel der Teleskope trotzen Temperaturschwankungen von mehr als 50 Grad
Das Ganze ist auch eine gigantische technologische Herausforderung: Präzision an der Grenze des technisch Denkbaren ist nötig, um das Superauge zu bauen. Die zwölf Meter großen Spiegel dürfen sich auch bei den extremen Temperaturschwankungen von über 50 Grad nicht verziehen. Denn die 66 Antennen werden zu einem so genannten Interferometer zusammen geschaltet. Peter Fasel, der bei der Firma Vertex für die komplexe Antennentechnik zuständig ist, erklärt: „Die Formabweichungen der Antennen untereinander müssen sehr genau sein. Sodass sie die verschiedenen Antennen auch wirklich zu einem Signal verarbeiten können. Das heißt: Wenn eine Antenne plötzlich wesentlich höher wäre als die anderen Antennen, würde das natürlich das ganze Interferometer kaputt machen.“
Das gigantische Super-Teleskop eröffnet einen Blick auf Teile im Universum, die für herkömmliche Teleskope, die im sichtbaren Spektrum arbeiten, völlig unsichtbar sind. Die normalerweise großen dunklen Wolken leuchten auf Alma-Bildern hell auf und geben einen Blick in das Innere dieser Gas- und Staubwolken frei. Dort können die Astronomen dann bei der Geburt neuer Sterne dabei sein. „Wir sehen also in die Galaxie rein und sehen die Bewegung des Gases in der Galaxie. Die Dynamik. Und diese Gaswolken, die ballen sich zusammen, und dann im Inneren, mit einem Mechanismus, den wir nicht so ganz verstehen, entstehen Planeten und Sterne“, erklärt Astronom Kneissl begeistert. Der Millimeter-Astronomie-Spezialist Helmut Dannerbauer vom Institut für Astrophysik der Uni Wien ergänzt: „Nur 50 Prozent der Sternentstehung kann man im optischen Bereich sehen, für die anderen 50 Prozent muss man im Infrarot- und Millimeterbereich beobachten.“
Alma wird auch die Entfernungen der Galaxien exakt bestimmen können
Alma wird daher auch dabei helfen, die Entfernungen von Galaxien exakt bestimmen zu können. Denn gerade all die Galaxien aus den frühen Tagen des Universums strahlen im Millimeter- und Submillimeter-Bereich. Der Grund ist die so genannte Rotverschiebung. Das bedeutet: Das Licht all dieser uralten Galaxien ist schon so ewig lange im sich immer weiter ausdehnenden Universum unterwegs, dass sich die Wellenlängen des ausgesandten Lichts weit in Richtung rot verschoben haben. Ursache dieser Rotverschiebung ist der Doppler-Effekt, eine Relativbewegung von Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger. Den Dopplereffekt kann man zum Beispiel hören, wenn sich ein Polizeiauto nähert. Solange es auf einen zukommt, wird der Ton der Polizeisirene höher, wenn es sich entfernt, wird der Ton tiefer. Und genau das bewirkt beim Sternenlicht die Rotverschiebung der sich immer weiter voneinander entfernenden Galaxien.
Dannerbauer von der Uni Wien nennt Alma deshalb auch schon beinahe zärtlich eine „Rotverschiebungsmaschine“. Denn bisher wisse man „nur für eine Handvoll Infrarotgalaxien im jungen Universum, also Galaxien mit hoher Sternentstehungsrate, die exakte Rotverschiebung und damit ihr genaues Alter“, sagt Dannerbauer. Der große Rest sei mehr oder weniger geschätzt. Und das werden die Bilder der uralten Galaxien, die Alma liefert, ändern. Mit Alma wird es daher deutlich leichter, die genauen Entfernungen der uralten Galaxien zu unserer Milchstraße zu bestimmen.
Zucker im Weltall: Alma lieferte Hinweise auf Leben
Schon im Jahre 2011 nahmen die Astronomen mit 16 der Alma-Antennen in einer Testphase ihre Forschungen auf. Alma-Projektleiter Wolfgang Wild ist von den Ergebnissen der Testphase regelrecht euphorisiert, weil die Alma-Teleskope kleine, organische Zuckermoleküle in den Weiten des Alls aufgespürt hatten. „Dieser Zucker ist ein Baustein für Leben. Dann kann man spekulieren: Ist Leben im Weltall weit verbreitet?“, gibt Wild sich philosophisch. Wild erhofft sich jetzt vom großen Regelbetrieb mit allen 66 Antennen völlig neue Erkennnisse: „Das ist ein bisschen wie bei Galileo. Der hatte sicher auch nicht erwartet, Jupiter-Monde zu entdecken, und war dann überrascht.“
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