EST – Sonnenteleskop der nächsten Generation für Europa

Was verursacht die heftigen Explosionen auf der Sonne? Warum entstehen Sonnenflecken? Und wie verhalten sich die magnetischen Felder? Trotz jahrhundertelanger Forschung sind viele Fragen über den Stern, von dem wir leben, noch offen.

Visualisierung des EST

Das EST wird Forschenden einen Blick auf kleinste magnetische und dynamische Strukturen der Sonne ermöglichen. Eine besondere Stärke des Teleskops ist, dass es mehrere Wellenlängen gleichzeitig beobachten kann. Das Spektrum reicht über einen sehr weiten Spektralbereich vom nahen Ultraviolett bis hin zum nahen Infrarot. So lassen sich solare Ereignisse durch verschiedene Schichten der Sonnenatmosphäre verfolgen – von der Photosphäre bis in die Chromosphäre. Die Sonne kann damit noch genauer als gekoppeltes System untersucht werden.

Im Zentrum steht die Frage, wie Magnetfelder und Plasma in der Sonnenatmosphäre zusammenwirken. Diese Prozesse bestimmen die Aktivität der Sonne. Die Sonne ist der einzige Stern, den wir in hoher Auflösung studieren können. Die gewonnen Erkenntnisse dienen daher auch als Modell für andere Sterne und das Universum. Das EST soll außerdem grundlegende Fragen zur solaren Variabilität klären – also zum Auf und Ab der Sonnenaktivität. Von direkter Relevanz für das Leben auf der Erde sind dabei etwa Auswirkungen auf Satelliten, Flugverkehr, GPS und Stromnetze oder möglicherweise das Klima. Ein weiteres Forschungsanliegen ist das Verständnis von Plasmaprozessen in der Sonne. Dieses könnte auch für die Fusionsforschung von Bedeutung sein. Das Teleskop soll auf den Kanarischen Inseln in Spanien errichtet werden, genauer im Observatorio del Roque de los Muchachos auf La Palma. Damit erhält das EST einen der weltweit besten Standorte für astronomische Beobachtungen. Es wird das derzeit größte Sonnenteleskop Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) auf Maui, Hawaii, sinnvoll ergänzen. Während DKIST vor allem auf die äußeren Schichten der Sonne, und insbesondere auch auf die Physik der Korona ausgerichtet ist, liegen die Stärken des EST in der Beobachtung der darunterliegenden Regionen – also von Chromosphäre und Photosphäre. Zusammen mit DKIST werden rund um die Uhr Beobachtungen der Sonne möglich.

Das EST wird ein Sonnenteleskop der Vier-Meter-Klasse mit einem Primärspiegel von 4,2 Metern Durchmesser. Das macht es zum größten Sonnenteleskop Europas und ermöglicht eine hohe Lichtausbeute. Neben dem Hauptspiegel besitzt es einen Sekundärspiegel und vier weitere Spiegel. Dabei handelt es sich um ein weltweit einzigartiges Design. Die Spiegel so angeordnet, dass sie instrumentelle Polarisation weitgehend vermeiden.

Das ist entscheidend, denn Spiegelteleskope erzeugen durch Reflexion polarisiertes Licht. Bei mehreren Spiegeln summiert sich dieser Effekt und kann die echten Signale der Sonne überdecken oder verzerren. Um die extrem schwachen magnetischen Signale der Sonne präzise messen zu können, ist das polarisationsfreie Design des EST daher unerlässlich.

Die Teleskopmontierung

Weitere technische Komponenten minimieren Beeinträchtigungen des Messbetriebs. Dazu zählen eine aktive Optik des Primärspiegels – sie hält den Spiegel in idealer Form und Position – eine adaptive Optik des Sekundärspiegels in Echtzeit, zum Ausgleich atmosphärischer und windbedingter Turbulenzen sowie ein Wärmeabweiser, der kühlt und zugleich unerwünschtes Sonnenlicht herausfiltert. Perspektivisch soll die adaptive Optik künftig weiter verbessert werden. Geplant sind mehrere deformierbare Spiegel, die parallel eingesetzt werden. So lassen sich Turbulenzen in verschiedenen Atmosphärenschichten gleichzeitig korrigieren. Auch künstliche neuronale Netze werden dafür getestet.

Getragen werden Spiegel, Wärmeschutz und weitere Hilfssysteme von einer 150 Tonnen schweren, hochstabilen und zugleich schnell beweglichen Teleskopkonstruktion. Sie minimiert Wind- und Wärmeeinflüsse und kann das Teleskop präzise von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang nachführen. Das EST beherbergt eine umfassende Instrumentierung für verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen, die gleichzeitige Beobachtungen über mehrere Wellenlängenbereiche hinweg ermöglichen. Dazu gehören Fixed-Band Imager für schnelle Übersichtsbilder, Tunable Band Imager für spektral hochaufgelöste Beobachtungen sowie Integral Field Units für gleichzeitige räumliche und spektrale Informationen.

Durch diese Technologien wird das EST auch zu einem Technologietreiber – etwa in der Optik, der Detektorentwicklung, der Antriebstechnik und der Datenverarbeitung, aber auch bei Hochleistungskomponenten wie präzisen Spektrometern, schneller Elektronik, Kryotechnik und Hochgeschwindigkeitsdatenverbindungen.

European Solar Telescope am Standort auf La Palma

Wissenschaftlich wird das Projekt von der European Association for Solar Telescopes (EAST) getragen, die derzeit 27 Einrichtungen aus 19 Ländern vereint, darunter auch Deutschland. Eine zentrale Rolle spielt das Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), das das Projekt seit Jahren mitträgt und den Standort auf La Palma einbringt.

Für die rechtliche und organisatorische Umsetzung hat sich 2023 die EST Foundation gegründet. Zugleich gewinnen die staatlichen Träger an Bedeutung: Spanien, die Slowakei und Tschechien übernehmen derzeit eine wichtige Rolle in der nächsten Umsetzungsphase des Projekts. Strategisch ist das EST seit 2016 auf der ESFRI-Roadmap verankert und damit als prioritäre europäische Forschungsinfrastruktur ausgewiesen.

Das EST mit seiner Kuppel

Derzeit befindet sich das Projekt in der Interim Phase, also in einer Übergangsphase zwischen Vorbereitung und Bau. Diese Phase soll den Übergang in die eigentliche Umsetzung absichern. Ein wichtiger Schritt war die Gründung der European Solar Telescope Canarian Foundation im Jahr 2023. Sie soll das Projekt in Richtung eines European Research Infrastructure Consortium (ERIC) weiterentwickeln und damit eine Grundlage für den Bau schaffen. Bei einem European Research Infrastructure Consortium (ERIC) handelt es sich um eine von der Europäischen Kommission geschaffene, spezielle Rechtsform, um den Aufbau und Betrieb von Forschungsinfrastrukturen von europäischem Interesse zu erleichtern.

2025 haben Spanien, die Slowakei und Tschechien zudem das Board of Governmental Representatives (BGR) eingerichtet. Das ist ein wichtiges formelles Signal politischer Unterstützung für das European Solar Telescope.