9 Teleskope, die unsere Sicht auf den Weltraum verändern werden

Unsere Sicht von der Erde war immer ziemlich gut, abgesehen von Wolken und Blendung. Es wurde jedoch im 17. Jahrhundert durch Teleskope verändert und hat sich seitdem stark verbessert. Von Röntgenteleskopen bis zum atmosphärenumgehenden Hubble-Weltraumteleskop ist es kaum zu glauben, was wir jetzt sehen können.

Und trotz allem, was sie getan haben, fangen die Teleskope gerade erst an. Dank einer neuen Generation von Megateleskopen, die riesige Spiegel, adaptive Optiken und andere Tricks verwenden, um tiefer in den Himmel zu blicken - und weiter zurück in die Vergangenheit - als je zuvor, steht die Astronomie kurz vor einer weiteren Hubble-ähnlichen Störung. Diese Milliarden-Dollar-Projekte sind seit Jahren in Arbeit, von Hulks wie Hawaiis umstrittenem 30-Meter-Teleskop bis zum James Webb-Weltraumteleskop, Hubbles mit Spannung erwartetem Nachfolger.

Die größten bodengestützten Teleskope von heute verwenden Spiegel mit einem Durchmesser von 10 Metern, aber Hubbles 2, 4-Meter-Spiegel stiehlt die Show, weil er sich über der Atmosphäre befindet, was das Licht für Beobachter auf der Erdoberfläche verzerrt. Und die nächste Generation von Teleskopen wird sie alle übertreffen, mit noch größeren Spiegeln und einer besseren adaptiven Optik - eine Methode, bei der flexible, computergesteuerte Spiegel verwendet werden, um atmosphärische Verzerrungen in Echtzeit auszugleichen. Das riesige Magellan-Teleskop in Chile wird beispielsweise zehnmal leistungsstärker sein als Hubble, während das europäische extrem große Teleskop mehr Licht sammeln wird als alle vorhandenen 10-Meter-Teleskope auf der Erde zusammen.

Die meisten dieser Teleskope werden erst in den 2020er Jahren betriebsbereit sein, und einige waren mit Rückschlägen konfrontiert, die ihre Entwicklung verzögern oder sogar beeinträchtigen könnten. Aber wenn jemand wirklich so revolutionär wird wie Hubble im Jahr 1990, sollten wir jetzt besser anfangen, unsere Gedanken vorzubereiten. Also, ohne weiteres, hier sind ein paar aufstrebende Teleskope, von denen Sie in den nächsten Jahrzehnten wahrscheinlich viel hören werden:

1. MeerKAT-Radioteleskop (Südafrika)

Am 13. Juli 2018 stellte Südafrika das weltweite Superradioteleskop MeerKAT vor, das mindestens 50-mal leistungsstärker sein wird als jedes andere Teleskop auf der Erde. (Foto: MUJAHID SAFODIEN / AFP / Getty Images)

MeerKAT ist nicht nur ein Teleskop, sondern eine Gruppe von 64 Schalen (mit 2.000 Antennenpaaren) in der Nordkap-Provinz von Südafrika. Jede Schale hat einen Durchmesser von 13, 5 Metern und bildet das empfindlichste Radioteleskop der Welt. Die Gerichte arbeiten alle als ein einziges Riesenteleskop zusammen, um Funksignale aus dem Weltraum zu sammeln und zu übersetzen. Aus diesen Daten können Astronomen Bilder der Funksignale erstellen. Laut dem südafrikanischen Radioastronomie-Observatorium trägt MeerKAT "entscheidend dazu bei, High-Fidelity-Bilder des Funkhimmels zu erstellen, einschließlich dieser besten Sicht auf das Zentrum der Milchstraße."

"MeerKAT bietet jetzt einen unübertroffenen Blick auf diese einzigartige Region unserer Galaxie. Es ist eine außergewöhnliche Leistung", sagt Farhad Yusef-Zadeh von der Northwestern University. "Sie haben ein Instrument gebaut, um das Astronomen überall beneiden werden und das in den kommenden Jahren sehr gefragt sein wird."

Das südafrikanische Teleskopsystem wird Teil des interkontinentalen Square Kilometer Arrays (SKA) in Australien. SKA ist ein Radioteleskopprojekt zwischen beiden Ländern, das am Ende eine Sammelfläche von einem Quadratkilometer haben wird.

2. Europäisches extrem großes Teleskop (Chile)

Das europäische extrem große Teleskop wird nach seiner Fertigstellung das größte Teleskop der Erde sein. (Bild: L. Calçada / ESO)

Chiles Atacama-Wüste ist der trockenste Ort der Erde, und es fehlen fast vollständig die Niederschläge, die Vegetation und die Lichtverschmutzung, die den Himmel anderswo verwirren können.

Das Atacama beherbergt bereits die Observatorien La Silla und Paranal des Europäischen Südobservatoriums, zu denen auch das weltberühmte Very Large Telescope gehört, und mehrere Radioastronomieprojekte. In Kürze wird es auch das European Extremely Large Telescope (E-ELT) beherbergen. Der Bau dieses treffend benannten Giganten begann im Juni 2014, als Arbeiter einen flachen Raum auf Cerro Armazones, einem 10.000 Fuß hohen Berg in der nordchilenischen Wüste, wegsprengten. Der Bau des Teleskops und der Kuppel begann im Mai 2017.

Das E-ELT soll 2024 seinen Betrieb aufnehmen und wird das größte Teleskop der Erde sein. Es verfügt über einen Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 39 Metern. Sein Spiegel wird aus vielen Segmenten bestehen - in diesem Fall 798 Sechsecke mit einer Größe von jeweils 1, 4 Metern. Es sammelt 13-mal mehr Licht als die heutigen Teleskope und durchsucht den Himmel nach Hinweisen auf Exoplaneten, dunkle Energie und andere schwer fassbare Geheimnisse. "Darüber hinaus", fügt die ESO hinzu, "planen Astronomen auch das Unerwartete - neue und unvorhersehbare Fragen werden sich sicherlich aus den neuen Entdeckungen ergeben, die mit dem E-ELT gemacht wurden."

3. Riesen-Magellan-Teleskop (Chile)

Das Riesen-Magellan-Teleskop wird den Himmel nach fremdem Leben in fernen Welten absuchen. (Bild: Riesenmagellan-Teleskop)

Eine weitere Ergänzung zu Chiles beeindruckender Teleskopsammlung ist das Riesen-Magellan-Teleskop, das für das Las Campanas-Observatorium im südlichen Atacama geplant ist. Das einzigartige Design des GMT bietet laut der Giant Magellan Telescope Organization "sieben der größten steifen Monolithspiegel von heute". Diese reflektieren Licht auf sieben kleinere, flexible Sekundärspiegel, dann zurück zu einem zentralen Primärspiegel und schließlich zu fortschrittlichen Bildkameras, wo das Licht analysiert werden kann.

"Unter jeder Sekundärspiegeloberfläche befinden sich Hunderte von Aktuatoren, die die Spiegel ständig anpassen, um atmosphärischen Turbulenzen entgegenzuwirken", erklärt der GMTO. "Diese Aktuatoren, die von fortschrittlichen Computern gesteuert werden, verwandeln funkelnde Sterne in klare, gleichmäßige Lichtpunkte. Auf diese Weise bietet die GMT Bilder, die zehnmal schärfer sind als das Hubble-Weltraumteleskop."

Wie bei vielen Teleskopen der nächsten Generation hat die GMT unsere schwierigsten Fragen zum Universum im Visier. Wissenschaftler werden damit beispielsweise auf Exoplaneten nach außerirdischem Leben suchen und untersuchen, wie sich die ersten Galaxien gebildet haben, warum es so viel dunkle Materie und dunkle Energie gibt und wie das Universum in einigen Billionen Jahren aussehen wird. Sein Ziel für das Öffnen oder "erstes Licht" ist 2023.

4. 30-Meter-Teleskop (Hawaii)

Das 30-Meter-Teleskop würde nicht nur mit dem James Webb-Weltraumteleskop zusammenarbeiten, sondern auch nach dunkler Materie Ausschau halten. (Bild: 30-Meter-Teleskop)

Der Name des 30-Meter-Teleskops spricht für sich. Sein Spiegel würde den dreifachen Durchmesser eines heute verwendeten Teleskops haben und es Wissenschaftlern ermöglichen, Licht von weiter entfernten und schwächeren Objekten als je zuvor zu sehen. Neben der Untersuchung der Geburt von Planeten, Sternen und Galaxien würde es auch anderen Zwecken dienen, z. B. Licht auf dunkle Materie und dunkle Energie zu werfen, Verbindungen zwischen Galaxien und Schwarzen Löchern aufzudecken, Exoplaneten zu entdecken und nach außerirdischem Leben zu suchen.

Das TMT-Projekt ist seit den 1990er Jahren in Arbeit und soll "eine leistungsstarke Ergänzung zum James Webb-Weltraumteleskop sein, um die Entwicklung von Galaxien und die Bildung von Sternen und Planeten zu verfolgen". Es würde sich 12 anderen Riesenteleskopen anschließen, die bereits auf Mauna Kea thronen, dem höchsten Berg der Erde von der Basis bis zum Gipfel und ein Mekka für Astronomen auf der ganzen Welt. Das TMT erhielt die endgültige Genehmigung und machte 2014 den ersten Spatenstich. Die Arbeiten wurden jedoch bald aufgrund von Protesten gegen die Platzierung des Teleskops auf Mauna Kea eingestellt.

TMT hat viele einheimische Hawaiianer beleidigt, die sich gegen den weiteren Bau großer Teleskope auf einem Berg aussprechen, der als heilig gilt. Hawaiis Oberster Gerichtshof entschied die Baugenehmigung von TMT Ende 2015 für ungültig und argumentierte, der Staat habe Kritiker bei einer Anhörung nicht ihre Beschwerden äußern lassen, bevor sie erteilt wurde. Das State Board of Land and Natural Resources stimmte dann im September 2017 der Genehmigung der Baugenehmigung zu, obwohl gegen diese Entscheidung Berichten zufolge Berufung eingelegt wird.

5. Großes synoptisches Vermessungsteleskop (Chile)

Das Large Synoptic Survey Telescope verfügt über eine Kamera von der Größe eines Kleinwagens. (Bild: Large Synoptic Survey Telescope Corporation)

Größere Spiegel sind nicht der einzige Schlüssel zum Bau eines bahnbrechenden Teleskops. Das Large Synoptic Survey Telescope hat einen Durchmesser von nur 8, 4 Metern (was immer noch ziemlich groß ist), aber was ihm an Größe fehlt, macht es mit Umfang und Geschwindigkeit wieder wett. Als Vermessungsteleskop ist es so konzipiert, dass es den gesamten Nachthimmel abtastet, anstatt sich auf einzelne Ziele zu konzentrieren - nur alle paar Nächte, wobei mit der größten Digitalkamera der Erde farbenfrohe Zeitrafferfilme des Himmels in Aktion aufgenommen werden.

Diese 3, 2-Milliarden-Pixel-Kamera, etwa so groß wie ein kleines Auto, kann auch ein extrem weites Sichtfeld erfassen und Bilder aufnehmen, die das 49-fache der Erdmondfläche in einer einzigen Belichtung abdecken. Dies wird laut der LSST Corporation, die das Teleskop zusammen mit dem US-Energieministerium und der National Science Foundation baut, eine "qualitativ neue Fähigkeit in der Astronomie" hinzufügen.

"Das LSST wird beispiellose dreidimensionale Karten der Massenverteilung im Universum liefern", fügen die Entwickler hinzu - Karten, die Licht auf die mysteriöse dunkle Energie werfen könnten, die die beschleunigte Expansion des Universums antreibt. Es wird auch eine vollständige Zählung unseres eigenen Sonnensystems erstellen, einschließlich potenziell gefährlicher Asteroiden von nur 100 Metern. Das erste Licht ist für 2022 geplant.

6. James Webb Weltraumteleskop

Das James Webb-Weltraumteleskop ist dreimal so groß wie Hubble und sollte in der Lage sein, tiefer in den antiken Weltraum zu blicken. (Bild: Northrop Grumman / NASA)

Das James Webb Space Telescope der NASA hat große Schuhe zu füllen. Es wurde als Nachfolger von Hubble und dem Spitzer-Weltraumteleskop entwickelt und hat in fast 20 Jahren Planung hohe Erwartungen und Kosten geweckt. Durch Kostenüberschreitungen wurde der Starttermin auf 2018 verschoben, und durch Tests und Integration wurde er bis 2021 weiter verzögert. Der Preis stieg 2011 über sein Budget von 5 Milliarden US-Dollar hinaus und führte fast dazu, dass der Kongress seine Finanzierung aufgab. Es hat überlebt und ist jetzt auf eine vom Kongress festgelegte Obergrenze von 8 Milliarden US-Dollar begrenzt.

Wie bei Hubble und Spitzer liegt die Hauptstärke von JWST im Weltraum. Es ist aber auch dreimal so groß wie Hubble und kann einen 6, 5-Meter-Primärspiegel tragen, der sich entfaltet, um die volle Größe zu erreichen. Dies sollte dazu beitragen, sogar Hubbles Bilder zu übertreffen und eine längere Wellenlängenabdeckung und eine höhere Empfindlichkeit zu erzielen. "Die längeren Wellenlängen ermöglichen es dem Webb-Teleskop, dem Beginn der Zeit viel näher zu kommen und nach der unbeobachteten Bildung der ersten Galaxien zu suchen", erklärt die NASA, "sowie in Staubwolken zu schauen, in denen sich heute Sterne und Planetensysteme bilden . "

Es wird erwartet, dass Hubble bis mindestens 2027 und möglicherweise länger im Orbit bleibt. Es besteht also eine gute Chance, dass Hubble noch in Arbeit ist, wenn JWST in einigen Jahren im Einsatz ist. (Spitzer, ein 2003 eingeführtes Infrarot-Teleskop, hat eine Lebensdauer von 2, 5 Jahren, kann aber bis "Ende dieses Jahrzehnts" weiterarbeiten.)

7. WFIRST

Das JWST ist nicht das einzige aufregende neue Weltraumteleskop auf dem NASA-Teller. Die Agentur erwarb 2012 vom US-amerikanischen National Reconnaissance Office (NRO) zwei zweckentfremdete Spionageteleskope, von denen jedes über einen 2, 4-Meter-Primärspiegel und einen Sekundärspiegel verfügt, um die Bildschärfe zu verbessern. Laut NASA, die geplant hat, eines für eine Mission zur Untersuchung der dunklen Energie aus der Umlaufbahn zu verwenden, könnte eines dieser umfunktionierten Teleskope leistungsstärker sein als Hubble.

Diese Mission mit dem Titel WFIRST (für "Weitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop") sollte ursprünglich ein Teleskop mit Spiegeln zwischen 1, 3 und 1, 5 Metern Durchmesser verwenden. Das NRO-Spionageteleskop wird laut NASA große Verbesserungen bieten und möglicherweise "Bilder in Hubble-Qualität über einem 100-mal größeren Himmelsbereich als Hubble" liefern.

WFIRST wurde entwickelt, um grundlegende Fragen zur Natur der dunklen Energie zu klären, die rund 68 Prozent des Universums ausmacht und sich dennoch unseren Versuchen widersetzt, zu verstehen, was es ist. Es könnte alle möglichen neuen Informationen über die Entwicklung des Universums enthüllen, aber wie bei den meisten Hochleistungsteleskopen ist dieses ein Multitasker. Neben der Entmystifizierung der dunklen Energie würde sich WFIRST auch der schnell wachsenden Suche nach neuen Exoplaneten und sogar ganzen Galaxien anschließen.

"Ein Bild von Hubble ist ein schönes Poster an der Wand, während ein WFIRST-Bild die gesamte Wand Ihres Hauses bedeckt", sagte Teammitglied David Spergel in einer Erklärung von 2017. Der Start von WFIRST war für Mitte der 2020er Jahre geplant, obwohl aufgrund der von der Trump-Administration vorgeschlagenen Budgetkürzungen der NASA nun ein Schatten über dem gesamten Projekt hängt. Das Thema liegt immer noch in den Händen des Kongresses, und viele Astronomen haben gewarnt, dass es ein Fehler wäre, WFIRST abzusagen.

"Die Annullierung von WFIRST würde einen gefährlichen Präzedenzfall schaffen und einen dekadischen Erhebungsprozess, der seit einem halben Jahrhundert kollektive wissenschaftliche Prioritäten für ein weltweit führendes Programm festlegt, erheblich schwächen", sagte Kevin B. Marvel, Executive Officer der American Astronomical Society. in einer Stellungnahme. "Ein solcher Schritt würde auch die Führungsrolle der USA in Bezug auf weltraumgestützte Dunkle Energie, Exoplaneten und Vermessungsastrophysik opfern. Wir können nicht zulassen, dass das Gebiet der Astronomie so drastisch geschädigt wird, dass die Auswirkungen mehr als eine Generation lang spürbar wären."

8. Sphärisches Teleskop mit einer Apertur von 500 Metern (China)

FAST ähnelt dem Arecibo Observatory, weist jedoch eine Reihe von Verbesserungen gegenüber dem in Puerto Rico ansässigen Radioteleskop auf. (Foto: VCG / VCG / Getty Images)

China hat kürzlich ein riesiges Radioteleskop mit dem Projekt FAST (Five-100-Aperture Spherical Telescope) in der Provinz Guizhou eröffnet. Mit einem Reflektordurchmesser von ungefähr 30 Fußballfeldern ist FAST fast doppelt so groß wie sein Cousin, das Arecibo Observatory in Puerto Rico. Während sowohl FAST als auch Arecibo massive Radioteleskope sind, kann FAST seine Reflektoren, von denen es 4.450 gibt, in verschiedene Richtungen verschieben, um die Sterne besser untersuchen zu können. Im Gegensatz dazu sind die Reflektoren von Arecibo in ihren Positionen fixiert und basieren auf einem hängenden Empfänger. Das 180-Millionen-Dollar-Teleskop wird Gravitationswellen, Pulsare und natürlich Zeichen fremden Lebens suchen.

FAST war jedoch nicht ohne Kontroversen. Die chinesische Regierung bewegte 9.000 Menschen, die in einem Umkreis von 3 Meilen um den Teleskopstandort lebten. Die Bewohner erhielten rund 1.800 US-Dollar, um ihre Bemühungen um die Suche nach einem neuen Zuhause zu unterstützen. Das Ziel des Umzugs laut Regierungsbeamten war es, "eine Schallumgebung für elektromagnetische Wellen zu schaffen", damit das Teleskop funktioniert.

China hat kürzlich ein weiteres, noch größeres Radioteleskop genehmigt, das die Chinesische Akademie der Wissenschaften im Januar 2018 angekündigt hat. Die Eröffnung ist für 2023 geplant.

9. ExTrA-Projekt (Chile)

Das Trio der ExTrA-Teleskope wurde im Januar 2018 am La Silla-Observatorium in Chile in Betrieb genommen. (Foto: ESO)

Die drei Teleskope mögen im Vergleich zu einigen der Giganten in dieser Liste klein sein, aber Frankreichs neues ExTrA-Projekt ("Exoplaneten in Transiten und ihre Atmosphären") könnte bei der Suche nach bewohnbaren Planeten immer noch eine große Rolle spielen. Mit drei 0, 6-Meter-Teleskopen, die sich am La Silla-Observatorium der ESO in Chile befinden, werden regelmäßig rote Zwergsterne überwacht. Sie sammeln Licht von einem Zielstern und von vier Vergleichssternen und speisen das Licht dann durch optische Fasern in einen Nahinfrarotspektrographen.

Dies ist laut ESO ein neuartiger Ansatz, der dazu beiträgt, die störenden Auswirkungen der Erdatmosphäre sowie Fehler von Instrumenten oder Detektoren zu korrigieren. Die Teleskope sollen leichte Helligkeitsabfälle eines Sterns erkennen lassen. Dies ist ein mögliches Zeichen dafür, dass der Stern von einem Planeten umkreist wird. Sie konzentrieren sich auf eine bestimmte Art von kleinen, hellen Sternen, die als M-Zwerg bekannt sind und in der Milchstraße häufig vorkommen. M Zwergsysteme sollen laut ESO auch gute Lebensräume für erdgroße Planeten sein und somit gute Orte, um nach potenziell bewohnbaren Welten zu suchen.

Zusätzlich zur Suche können die Teleskope auch die Eigenschaften aller gefundenen Exoplaneten untersuchen und Details darüber liefern, wie sie in ihrer Atmosphäre oder an der Oberfläche aussehen könnten. "Mit ExTrA können wir auch einige grundlegende Fragen zu Planeten in unserer Galaxie beantworten", sagt Teammitglied Jose-Manuel Almenara in einer Erklärung. "Wir hoffen zu untersuchen, wie häufig diese Planeten sind, wie sich Mehrplanetensysteme verhalten und welche Umgebungen zu ihrer Entstehung führen."

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde mit neuen Informationen aktualisiert, seit sie ursprünglich im August 2014 veröffentlicht wurde.

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