Es ist laut Guinnessbuch der Rekorde das am höchsten gelegene Observatorium der Welt: Auf dem Gipfel des Cerro Chajnantor in der Atacama-Wüste im Norden Chiles haben japanische Wissenschaftler ein weltweit einzigartiges, infrarot-optimiertes Teleskop mit einer Öffnung von 6,5 Metern Durchmesser errichtet: Das University of Tokyo Atacama Observatory, kurz TAO genannt.
Nach 26 Jahren Planung und Bau ist TAO am Dienstag (30. April) offiziell eröffnet worden. „Dieses Teleskop soll dazu dienen, die Natur des Universums und den Ursprung des Lebens zu erforschen“ schreiben die an TAO beteiligten Wissenschaftler der berühmten Elite-Universität von Tokio auf ihrer Webseite.
TAO, ALMA, ELT – die Mega-Teleskope
Bei dem ehrgeizigen Projekt geht es um Fragen wie: Wann entstanden die Galaxien? Wie haben sie ihre heutige Struktur gebildet? Um mithilfe von Teleskopen wie TAO auf diese und andere Fragen Antworten zu finden, ist die Atamaca-Wüste ein idealer Standort.
Dank der sogenannten Humboldt-Strömung ist die Region fast ständig wolkenfrei. In rund 90 Prozent der Nächte ist der Sternenhimmel in der äußerst sauberen und trockenen Wüstenatmosphäre zur Beobachtung frei.
In der Nähe von TAO steht auch die Radioteleskop-Anlage ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) aus 66 Parabolantennen, die unter anderem von der Europäischen Südsternwarte (ESO) und Japan getragen wird. Astronomen können damit Fragen des kosmischen Ursprungs nachgehen.
Die ESO betreibt in der Region noch weitere Teleskope. In der Nähe lässt die ESO derzeit das Extremely Large Telescope (ELT) bauen. Das weltweit größte optische Teleskop soll 2028 in Betrieb gehen.
Was kann TAO?
Was ist nun das Besondere an TAO? Die Fähigkeit, im Bereich von Infrarot-Wellenlängen zu arbeiten. Galaxien, die in der Frühzeit des Universums entstanden seien, befänden sich extrem weit entfernt und bewegten sich entsprechend der kosmischen Expansion von uns weg, so die Forscher. Das Licht dieser Galaxien sei zu längeren, mehr roten Wellenlängen verschoben.
„An diesem extrem trockenen Ort gibt es weniger Wasserdampf in der Atmosphäre als an jedem anderen Ort der Erde“, erläutern die japanischen Wissenschaftler den Vorteil des Standorts von TAO. „Da Wasserdampf Infrarotstrahlen aus dem Universum absorbiert, machen diese einzigartigen Bedingungen zusammen mit dem fast täglich klaren Himmel diesen Ort zu einem der besten Orte für kosmische Infrarotbeobachtungen“.
Außerdem liege Atacama auf der südlichen Hemisphäre, „sodass wir astronomische Objekte beobachten können, die von der nördlichen Hemisphäre aus nicht sichtbar sind. Unser Ziel ist es, die Eigenschaften von Galaxien insgesamt zu verstehen, indem wir dieselben Galaxien sowohl mit TAO als auch mit ALMA beobachten“, heißt es auf der Seite der Universität Tokio weiter.
So funktionieren Radioteleskope
Die Erkundung des Firmaments mit Hilfe optischer Teleskope ist älter als die Radioastronomie, die erst nach 1945 entstand. Mittels sogenannter Interferometer können die Wissenschaftler Radiowellen messen, die Teil der elektromagnetischen Strahlung sind, die von kosmischen Quellen wie Sternen ausgesandt wird.
Für das menschliche Auge sind diese Wellen unsichtbar. Sie müssen mit Hilfe von parabolisch geformten Metallflächen, die wie ein Hohlspiegel Radiowellen sammeln, empfangen und von Hochleistungscomputern in eine Signalsprache übersetzt werden.
Die Teleskope bündeln keine Lichtquellen wie das Hubble-Weltraumteleskop, sondern Radiowellen im Bereich von drei bis 0,3 Submillimeter-Strahlung. Je größer und feiner die Auflösung ist, desto größer auch die Datenmenge. Zum Vergleich: Die für Radio und Fernsehen genutzten Wellen haben eine Größenordnung von drei bis 300 Metern. Das Radioteleskop in Effelsberg in der Eifel beispielsweise gehört mit 100 Meter Durchmesser zu den leistungsfähigsten Teleskopen für die kurzwellige Radiostrahlung von sechs Millimetern bis 70 Zentimeter.