ELT – Das größte Auge der Menschheit

Plateau auf der Cerro Armazones

Das Extremely Large Telescope ist eines der ambitioniertesten Großprojekte der Astronomie: Auf dem Cerro Armazones, in unmittelbarer Nachbarschaft zum Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO), entsteht bis 2027 das größte optische Teleskop der Welt. Der Hauptspiegel des ELT wird einen Durchmesser von 39 Metern haben – somit ist die Gesamtfläche 15-mal größer als bei heutigen Großteleskopen. Das ELT wird in der Lage sein, neue Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, sogenannte Exoplaneten, aufzuspüren. Seit der Entdeckung des ersten Exoplaneten in den 1990er-Jahren ist deren Anzahl auf über 5000 gestiegen. Dabei handelt es sich jedoch häufig um Gasriesen, ähnlich Saturn oder Jupiter, die für Leben, wie wir es kennen, ungeeignet sind.

Das ELT ist in der Lage, auch kleinere Gesteinsplaneten, zu denen unsere Erde gehört, zu entdecken. Auch direkte Aufnahmen von Planeten werden möglich sein. Und noch mehr: Das ELT soll Forscherinnen und Forschern sogar erlauben, die Atmosphären dieser Exoplaneten zu analysieren. Dies ermöglicht wiederum Rückschlüsse auf die Umweltbedingungen und Zusammensetzung der Atomsphäre der Planeten – und somit, ob sich dort möglicherweise Leben entwickelt haben könnte. Mit den gesammelten Informationen ließe sich dann ein komplettes Inventar der Planeten um unsere Nachbarsterne erstellen.

Der Planet Proxima Centauri b

Der Blick in die Tiefen des Alls ist auch immer ein Blick in die Vergangenheit des Universums. Durch seine immense Leistungsfähigkeit soll das ELT neue Erkenntnisse liefern und sogar das Hubble-Weltraumteleskop in seiner Leistung deutlich übertrumpfen. Forschende erhoffen sich insbesondere neue Erkenntnisse über die Entstehung von Sternen und Galaxien im noch jungen Universum. Das ELT vermag, diese in nie dagewesener Detailtreue abzubilden. Der Gigant auf dem Cerro Armazones wird sich auch einem der größten Rätsel der Wissenschaft widmen: der Dunklen Energie, die für die sich beschleunigende Expansion des Kosmos verantwortlich ist. Möglicherweise wird das ELT dazu beitragen, dieses Rätsel irgendwann zu lösen.

Das Extremely Large Telescope ist ein Wunderwerk moderner Technik. Insgesamt 798 sechseckige Spiegel mit einem Durchmesser von 1,45 Metern und einer Dicke von fünf Zentimetern bilden gemeinsam den über Tausend Quadratmeter großen Hauptspiegel des ELT. Zum Vergleich: Das ist nur wenig kleiner als ein olympisches Schwimmbecken. Die Spiegel ruhen auf aktiven Halterungen. Ohne aktive Elemente würde sich der riesige Spiegel unter seinem eigenen Gewicht verformen, je nachdem, wie das Teleskop geneigt wird. Die sogenannte aktive Optik des ELT kompensiert diesen Effekt mit innovativer Technik. So wird gewährleistet, dass die Form des Hauptspiegels fortwährend die Idealform eines Parabolspiegels hat. Das Licht wird dann über mehrere weitere Spiegel zu den Detektoren des ELT umgelenkt. Der Sekundärspiegel mit rund vier Metern Durchmesser ist dabei der größte Einzelspiegel des Teleskops. Um eine konstante optische Qualität des Hauptspiegels zu gewährleisten, werden die 798 Spiegelsegmente regelmäßig der Reihe nach gereinigt und neu mit der reflektierenden Metallschicht bedampft.

Aufbau des ELT

Einen weiteren wichtigen Einfluss auf die Bildschärfe hat die Erdatmosphäre. Das Sternenlicht wird durch unterschiedliche turbulente Luftmassen so abgelenkt, dass ein Stern immer zu einem Scheibchen von bestenfalls etwas weniger als einer Bogensekunde verwischt (das entspricht 1/3600 eines Winkelgrades). Das Hubble-Weltraumteleskop, das oberhalb der Atmosphäre seine Bahnen zieht, lieferte daher lange Zeit die schärfsten Bilder aus dem Kosmos, obwohl sein Hauptspiegel nur 2,5 Meter misst. Erst mit der Entwicklung der „adaptiven Optik“ gelingt es seit wenigen Jahren, die Effekte der Atmosphäre auszugleichen.

Die frei bewegliche Teleskopstruktur des ELT wird in einer halbkugelförmigen Kuppel ihren Platz finden. Der Blick zum Himmel öffnet sich durch zwei seitlich verschiebbare Tore. Der dadurch freigegebene Spalt wird je nach Wetter mit einem Windschutz teilweise verschlossen. Um Temperaturunterschiede so klein wie möglich zu halten, wird die Kuppel gekühlt, wenn die Sonne sie zu sehr erwärmt.

Das ELT im Jahr 2024

Was einst unter dem vorläufigen Namen „European Extremely Large Telescope“ (E-ELT) begann, trägt mittlerweile die Bezeichnung ELT. Grund hierfür ist die wachsende Zahl internationaler Partner der Europäischen Südsternwarte, die sich perspektivisch an dem Projekt beteiligen wollen. Auch im Hinblick auf den Standort des ELT in Chile wurde die Verkürzung des Namens entschieden. Hauptträger des Projektes bleibt jedoch die ESO mit all ihren europäischen Mitgliedsstaaten. Der Bau des Teleskops begann offiziell im Mai 2017.

Wenn das ELT fertiggestellt ist, wird es für etwa zwei Drittel der rund 2500 in Deutschland arbeitenden Astronominnen und Astronomen relevant sein. Bereits heute befassen sich Arbeitsgruppen an mehreren Universitäten, Max-Planck-Instituten und dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) mit der Entwicklung von Instrumenten wie Kameras und Spektrografen für das ELT.

Fundament des Extremely Large Telescope

Mit Mitteln der Projektförderung ErUM-Pro des Bundesforschungsministeriums werden insgesamt vier der geplanten Instrumente am ELT gefördert: MICADO, MOSAIC, ANDES und METIS. MICADO wird als „First-Light-Instrument“ pünktlich zur Inbetriebnahme des ELT im Jahr 2028 als hochauflösende Infrarotkamera für die Wissenschaft zur Verfügung stehen. Unter anderem wird das Instrument in der Lage sein, detaillierte Strukturen und die chemische Zusammensetzung von Galaxien kurz nach dem Urknall zu bestimmen. Dies lässt Rückschlüsse auf deren Entstehung zu. Auch Sterne in Nachbargalaxien können so dargestellt, und Schwarze Löcher besser untersucht werden. Darüber hinaus werden Vorarbeiten für die Instrumente MOSAIC und ANDES gefördert, die einige Jahre nach Betriebsbeginn des ELT die wissenschaftliche Leistungsfähigkeit des Teleskops wesentlich erweitern werden. Das METIS-Instrument soll unter anderem auch Nachfolgebeobachtungen von Proxima Centauri b, dem kürzlich entdeckten erdgroßen Planeten um unseren nächsten Nachbarn, den Stern Proxima Centauri, ermöglichen.

Mit dem ELT beteiligt sich Deutschland zukunftsweisend an der Weiterentwicklung der europäischen Astronomie. Die über zehn Jahre verteilte Bausumme beträgt circa 1300 Millionen Euro (Preisbasis 2019). Deutschland trägt zusätzlich zur Beteiligung an den Baukosten Mittel von ErUM-Pro zur Entwicklung der Instrumentierung des ELT bei.