In der chilenischen Atacama-Wüste entsteht derzeit das größte optische Teleskop der Welt. Das sogenannte Extremely Large Telescope (ELT) soll Astronomen einen bislang unerreichten Blick in das Universum ermöglichen – und möglicherweise sogar Hinweise auf außerirdisches Leben liefern.
Das Observatorium wird auf dem Cerro Armazones errichtet. Verantwortlich ist die Europäische Südsternwarte (ESO), ein Zusammenschluss von 16 Mitgliedstaaten. Die äußere Konstruktion soll 2027 fertiggestellt werden, erste Beobachtungen des Weltalls sind nach derzeitiger Planung für 2030 vorgesehen.
39 Meter großer Hauptspiegel
Allein die Dimensionen des ELT sind außergewöhnlich. Die Kuppel erreicht eine Höhe von rund 80 Metern. Im Inneren entsteht ein Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 39 Metern.
Da sich ein Spiegel dieser Größe nicht sinnvoll aus einem einzigen Stück herstellen lässt, wird er aus 798 präzise gefertigten sechseckigen Segmenten zusammengesetzt. Jedes einzelne Element kann ausgetauscht werden. Gemeinsam bilden sie schließlich eine einzige riesige Spiegelfläche.
Damit übertrifft das ELT bestehende optische und infrarote Bodenteleskope deutlich. Zum Vergleich: Die vier Hauptteleskope des nahe gelegenen Very Large Telescope verfügen jeweils über Spiegel mit einem Durchmesser von 8,2 Metern. Selbst der Hauptspiegel des James-Webb-Weltraumteleskops misst lediglich 6,5 Meter.
Extrem präzise Technik trotz gewaltiger Dimensionen
Die enorme Größe bringt erhebliche technische Herausforderungen mit sich. Das Teleskop muss trotz seines Gewichts mit außergewöhnlicher Präzision arbeiten. Bereits kleinste Bewegungen könnten die astronomischen Aufnahmen unscharf machen.
Die Konstruktion verbindet deshalb Dimensionen eines großen Industriegebäudes mit der Genauigkeit eines optischen Präzisionsinstruments. Selbst beim Betonfundament mussten minimale Abweichungen berücksichtigt werden. Auch Veränderungen des Materials im Laufe der Zeit wurden bereits bei der Konstruktion eingeplant.
Das gesamte Teleskop muss sich zudem bewegen können, um unterschiedliche Regionen des Himmels zu beobachten. Die gewaltige Konstruktion wird dafür auf einem System mit unter hohem Druck stehendem Öl gelagert. Dadurch kann sich das viele Tausend Tonnen schwere System mit sehr geringer Reibung drehen.
Warum das Teleskop mitten in der Atacama-Wüste steht
Die extreme Atacama-Wüste bietet für astronomische Beobachtungen außergewöhnlich günstige Bedingungen. In manchen Gebieten regnet es nur wenige Male innerhalb eines Jahrhunderts oder überhaupt nicht. Die Luft ist trocken und der Himmel häufig wolkenlos.
Für Menschen ist die Umgebung dagegen schwierig. Trockenheit und Höhenlage können körperliche Beschwerden verursachen, während die intensive Sonneneinstrahlung zusätzlichen Schutz erforderlich macht.
Auch der Bau ist logistisch aufwendig. Materialien müssen über große Entfernungen auf den abgelegenen Berg transportiert werden. Die Beschäftigten arbeiten vor Ort in längeren Schichten, bevor sie teilweise Hunderte Kilometer zu ihren Wohnorten zurückkehren.
Schärferer Blick auf das Universum
Der entscheidende Vorteil des ELT liegt in seiner Fähigkeit, enorme Mengen Licht einzufangen. Gleichzeitig kann sich der Spiegel in Echtzeit an atmosphärische Turbulenzen anpassen.
Dadurch sollen wesentlich detailliertere Beobachtungen möglich werden. Objekte, die für heutige Instrumente kaum voneinander zu unterscheiden sind, könnten mit dem ELT getrennt betrachtet werden.
Astronomen vergleichen den Effekt mit einem weit entfernten Auto bei Nacht: Aus großer Entfernung erscheinen dessen zwei Scheinwerfer zunächst wie ein einzelner Lichtpunkt. Erst bei ausreichender Auflösung lassen sich beide Lichtquellen voneinander unterscheiden. Das ELT soll einen vergleichbaren Fortschritt bei weit entfernten Sternen und anderen astronomischen Objekten ermöglichen.
Ergänzung zum James-Webb-Weltraumteleskop
Das ELT soll nicht einfach bestehende Weltraumteleskope ersetzen. Vielmehr könnten sich Instrumente wie das James-Webb-Weltraumteleskop und das neue Observatorium gegenseitig ergänzen.
James Webb hat bereits überraschende Beobachtungen sehr alter Galaxien aus der Frühzeit des Universums geliefert. Das ELT soll solche Objekte mit einer noch höheren Winkelauflösung untersuchen können. Durch die Kombination der Beobachtungsdaten könnten Astronomen ein wesentlich genaueres Bild von der Entwicklung früher Galaxien erhalten.
Auch innerhalb der Milchstraße erwarten Wissenschaftler neue Erkenntnisse. Sie wollen beispielsweise das Alter besonders alter Sterne genauer bestimmen und Sterne in der Umgebung des galaktischen Zentrums untersuchen. Die Beobachtungen könnten sogar dabei helfen, bestehende Gravitationstheorien auf bislang unerreichter Präzisionsebene zu überprüfen.
Die große Frage: Gibt es Leben außerhalb der Erde?
Besonders spektakulär ist die mögliche Rolle des ELT bei der Suche nach außerirdischem Leben.
Dabei geht es zunächst nicht um intelligente Wesen oder technische Signale. Wissenschaftler halten es für wesentlich realistischer, zuerst Hinweise auf einfache Lebensformen wie Mikroorganismen zu entdecken.
Eine im Ausgangstext erwähnte Befragung von Astrobiologen, Physikern und anderen Wissenschaftlern ergab, dass fast 90 Prozent die Existenz einfachen außerirdischen Lebens im Universum für wahrscheinlich halten. Bei komplexem oder intelligentem Leben fiel die Zustimmung mit etwa 60 Prozent niedriger aus.
Kleine erdähnliche Planeten könnten genauer untersucht werden
Das ELT wird keine Bilder liefern können, auf denen Landschaften oder gar Lebewesen auf einem weit entfernten Planeten direkt zu erkennen sind. Stattdessen suchen Astronomen nach indirekten Hinweisen.
Eine Möglichkeit besteht darin, minimale Bewegungen eines Sterns zu messen. Ein Planet beeinflusst durch seine Schwerkraft seinen Mutterstern und verursacht winzige Veränderungen in dessen Bewegung. Daraus können Wissenschaftler unter anderem auf die Masse des Planeten schließen.
Das ELT soll solche Messungen auch bei kleineren und masseärmeren Planeten ermöglichen. Dadurch könnte die Zahl potenziell lebensfreundlicher Welten, die genauer untersucht werden können, erheblich steigen.
Atmosphäre könnte Hinweise auf Leben verraten
Noch interessanter ist die Untersuchung der Atmosphären ferner Planeten. Wenn das Licht eines Sterns durch die Atmosphäre eines Planeten fällt, hinterlassen dort vorhandene chemische Stoffe charakteristische Spuren im Lichtspektrum.
Jedes chemische Element besitzt dabei eine Art eigenen Fingerabdruck. Auf diese Weise könnten Astronomen feststellen, welche Gase sich in einer Atmosphäre befinden.
Bestimmte Kombinationen könnten als sogenannte Biosignaturen interpretiert werden – also als mögliche indirekte Hinweise auf biologische Prozesse. Denkbar wäre beispielsweise, dass Mikroorganismen Gase erzeugen, die sich anschließend in den Messdaten des Teleskops nachweisen lassen.
Hinweise auf K2-18b sorgten bereits für Diskussionen
Wie schwierig solche Nachweise sind, zeigte die Debatte um den Exoplaneten K2-18b. Dort wurden chemische Stoffe entdeckt, die möglicherweise organischen Ursprungs sein könnten. Die Interpretation der Daten blieb allerdings umstritten.
Auch die grundsätzliche Lebensfreundlichkeit des Planeten ist nicht eindeutig geklärt. Das ELT könnte künftig eine wesentlich größere Zahl vergleichbarer Welten untersuchen und damit eine breitere Datengrundlage schaffen.
Erste große Entdeckungen könnten in den 2030er-Jahren folgen
Sollte der Zeitplan eingehalten werden, könnte das Extremely Large Telescope ab 2030 eine neue Ära der Astronomie einleiten. Von der Entstehung früher Galaxien über die Physik im Zentrum der Milchstraße bis zur Untersuchung ferner Planeten reicht das wissenschaftliche Programm.
Besonders weitreichend wäre der Nachweis überzeugender Spuren außerirdischen Lebens. Das Teleskop garantiert eine solche Entdeckung nicht. Seine enorme Lichtausbeute und Auflösung könnten Wissenschaftlern jedoch erstmals ermöglichen, deutlich mehr kleine und potenziell lebensfreundliche Planeten detailliert zu untersuchen.
Und die Planungen gehen bereits weiter: Astronomen diskutieren langfristig über miteinander verbundene Teleskope auf unterschiedlichen Bergen oder sogar Weltraumobservatorien, die die Sonne als gigantische Gravitationslinse nutzen könnten. Ein solches System könnte theoretisch eines Tages sogar Oberflächenstrukturen eines erdgroßen Exoplaneten sichtbar machen. Bis dahin muss die notwendige Technologie allerdings erst entwickelt werden.
Vorerst richten sich die Erwartungen auf den Berg Cerro Armazones. Dort entsteht ein Observatorium, das ab den 2030er-Jahren tiefer und detaillierter ins Universum blicken soll als jedes bisherige optisch-infrarote Bodenteleskop – und möglicherweise Antworten auf eine der ältesten Fragen der Menschheit liefert: ob Leben auch außerhalb der Erde existiert.
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