Zeugen bei der Geburt eines Planeten

4. Dezember 2012, 18:42
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In der Atacama-Wüste wird gerade das größte Teleskop gebaut - Es soll die chemischen Vorgänge bei der Entstehung von Sternen und Planeten sichtbar machen

Und es soll zeigen, wo unser kosmischer Ursprung liegt.

Die Atacama ist die weltweit trockenste Wüste. Im chilenischen Sommer herrscht hier eine Luftfeuchtigkeit von nur acht Prozent. Was für Menschen höchst gewöhnungsbedürftig ist, ist für die Astronomie ein Idealzustand. Deswegen bauen hier auf dem Chajnantor-Plateau die US-amerikanische Sternwarte NRAO, die japanische NAOJ und die Europäische Südsternwarte ESO das weltweit leistungsstärkste Teleskop im Millimeter- und Submillimeterbereich, das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, kurz Alma.

Die Astronomen wollen damit durch sonst undurchsichtiges, extrem kaltes Gas blicken und so dessen Eigenschaften erforschen. Das ist der Nährboden für Planeten- und Sternengeburten. "Wir hoffen, so nachvollziehen zu können, wie unsere Erde entstanden ist", sagt Rainer Mauersberger, einer der Wissenschafter, die Alma derzeit aufbauen, und wagt einen Vergleich: "Es ist so, als würde man bei der Geburt eines Menschen zuschauen. Man versteht dann, wie es bei der eigenen gewesen sein muss."

Derzeit stehen etwa 50 Antennen auf dem Hochplateau, wo die Luft nur mehr 50 Prozent Sauerstoffgehalt hat. Im für das nächste Jahr geplanten Vollausbau werden es 66 Antennen sein. Damit ist das Interferometer dann vollständig: Die Antennen können wie auf einem Steckfeld mit zwei eigens angefertigten riesigen deutschen Transportern verschoben und untereinander vernetzt werden - mit beträchtlichen 18 Kilometern maximaler Entfernung untereinander. Die empfangenen Datenmengen werden durch einen Supercomputer archiviert und an den etwa 2000 Meter tiefer gelegenen Kontrollraum über Glasfaserkabel weitergeschickt, wo sie schließlich analysiert werden.

Ideale Bedingungen

Mauersberger erklärt, warum die Wüste der ideale Platz für seine Arbeit ist: Zu viel Wasserdampf in der Luft wäre störend und würde den Blick ins Universum unmöglich machen. "Hier hätten wir, wenn das Wasser in der Luft herunterkondensiert wird, einen Film von 0,2 Millimetern." In einer österreichischen Stadt wie Wien oder Linz wäre dieser Kondenswasserfilm selbst bei klarem Himmel noch immer mehr als einen Zentimeter dick.

Genauigkeit ist neben den Umweltbedingungen die größte Herausforderung an die Wissenschafter und Ingenieure, die nun in der Startphase an Alma arbeiten. Frank Hoelig ist im "Basiscamp" auf 3000 Meter Höhe beschäftigt und baut mit einem Team die angelieferten Einzelteile der hundert Tonnen schweren Antennen zusammen.

Das dauert jeweils drei Monate. Weitere drei Monate kann man für die Inbetriebnahme einrechnen. "Wir bauen gerade acht Antennen parallel. Daher können wir wesentlich öfter eine vom Hof schicken", sagt Hoelig. Das Team übernachtet hier. Es gibt Schlafplätze und einen großen Speisesaal. Zwischen all den provisorisch aufgestellten Häusern, Fabrikshallen, Maschinen und Antennenteilen wird der Blick frei auf einen ungenützten Tennisplatz.

Die Ingenieure nehmen Lasermessgeräte zu Hilfe, wenn sie die Base, also den Sockel der Antenne, die Receiverkabine, den darin eingebauten Empfänger und den für die Antennen typischen Reflektor wie Legosteine aufeinanderstellen, zusammenschrauben und -kleben.

Der Reflektor, eine Schüssel von zwölf Meter Durchmesser, dürfte wieder eine eigene Herausforderung sein. Hier wird mit einer tolerierbaren Abweichung von zehn Mikrometern (0,01 Millimeter) zur Idealfläche gearbeitet. Hoelig: "Das ist hinsichtlich der Fläche des Reflektors so wie ein Matchboxauto im Vergleich zur chilenischen Hauptstadt Santiago." Die hat immerhin eine Fläche von mehr als 641 km².

Auf dem Plateau selbst sind aufgrund des geringen Sauerstoffgehalts nur einfache Wartungsarbeiten möglich. Werden aufwändige Reparaturen fällig, dann muss man mit den Transportern, die Lore oder Otto heißen, die Antenne holen. Das dauert seine Zeit. Denn die Fahrzeuge haben eine Höchstgeschwindigkeit von 12 km/h mit Last. Ingenieure, die die 28 Kilometer lange Straße hinauffahren, werden mit Sauerstoffflaschen versorgt. Hoelig: "Danach habe ich eigentlich immer Kopfschmerzen. Als Lungenkranker bräuchte ich einen anderen Job."

So teuer wie vier Flugzeuge

Das ehrgeizige Projekt "Wir bauen das größte Millimeter/Submillimeter-Teleskop" wird nicht weniger als eine Milliarde Euro verschlingen. Fragen, ob diese große Summe gerechtfertigt ist, hört Astronom Mauersberger als gelernter Grundlagenforscher nicht gern. "Das ist in etwa der Wert von vier Passagierflugzeugen. Da fragt auch niemand, ob das gerechtfertigt ist."

Andere Wissenschafter der ESO sagen: "Wir versuchen immer komplexere Fragen zu beantworten und brauchen dafür natürlich immer ausgefallenere Systeme, die auch ihren Preis haben." Journalisten fragen, wo das Ende dieser Entwicklung liegt. Antwort: "Jetzt schauen wir zuerst, was mit Alma möglich ist. Wahrscheinlich entdecken wir etwas völlig Neues, von dem wir heute noch nicht wissen, was es ist."

Seit dem vergangenen Jahr ist die Teleskopanlage in Betrieb. Der Andrang der Wissenschafter ist immens, die Beobachtungszeit aber knapp bemessen. Deswegen gibt es ein Peer-Review-Verfahren: Die Astronomen reichen Anträge ein. Von 1200 Anträgen werden freilich nur 200 bewilligt.

Die bisherigen Entdeckungen von Alma zeigen die Möglichkeiten, die die Astronomie mit diesem neuen Werkzeug hat. Man fand erstmals eine Gasspirale rund um einen Roten Riesen, einen sterbenden Stern von großer Ausdehnung. Auch die Sonne wird in fünf Milliarden Jahren so enden.

Man hat aber auch Glykolaldehyd rund um einen jungen Stern entdeckt. Aus dieser Zuckerverbindung kann die RNA (Ribonukleinsäure), ein wesentlicher Bestandteil der Zelle, entstehen, weshalb sie auch als Vorstufe des Lebens bezeichnet wird.

Darin sehen die Astronomen von Alma ein weiteres Zeichen dafür, dass es außerirdisches Leben geben kann. Sie sprechen dabei gar nicht von intelligentem Leben. "Schon ein Bakterium wäre eine große Sensation." (Peter Illetschko aus San Pedro de Atacama, DER STANDARD, 05.12.2012)

  • Antennen, die sich wie Soldaten zur selben Zeit in die gleiche Richtung drehen: 
So sah der deutsche Astrofotograf Stefan Seip das Alma-Hochplateau Ende 
November.
    foto: eso/b. tafreshi

    Antennen, die sich wie Soldaten zur selben Zeit in die gleiche Richtung drehen: So sah der deutsche Astrofotograf Stefan Seip das Alma-Hochplateau Ende November.

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