Auf einem abgeflachten Berg in der chilenischen Atacama-Wüste kann eines der größten Teleskope der Welt den Wissenschaftlern helfen, die uralte Frage zu beantworten: „Gibt es da draußen Leben?“ Der Riese befindet sich derzeit im Bau und soll Anfang des nächsten Jahrzehnts in Betrieb genommen werden Das Magellan-Teleskop (GMT) hat die Wissenschaftler dazu gedrängt, Innovationen zu entwickeln und neue Technologien zu entwickeln, um die leisesten und am weitesten entfernten Objekte im Universum zu sehen.
Als Standort des Teleskops wählten die Wissenschaftler das Las Campanas-Observatorium, das sich an durchschnittlich mehr als 300 Tagen im Jahr in einem Gebiet ohne Lichtverschmutzung und mit klarem Wetter befindet. Ein Konsortium aus zehn Universitäten und Forschungszentren, darunter das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, beteiligt sich an der Deckung des 1-Milliarden-Dollar-Preises des Teleskops. (Nach Fertigstellung wird das jährliche Betriebsbudget etwa 36 Millionen US-Dollar betragen.)
„Die Herausforderung beim Bau dieses Teleskops besteht darin, dass wir einen sehr großen Primärspiegel haben wollten“, sagt Charles Alcock, Direktor des Harvard-Smithsonian Centers. "Der Grund, warum diese Spiegel groß sein müssen, ist, dass wir nach Objekten suchen, die sehr schwach sind." Sehr groß ist eine Untertreibung; Während der Hauptspiegel des Hubble-Weltraumteleskops einen Durchmesser von acht Fuß hat, messen die GMTs mehr als achtzig Fuß. Mit dem zehnfachen Durchmesser des Hubble werden auch ferne Planeten, die sich vor Sternen bewegen, zehnmal so scharf abgebildet. Nach Fertigstellung wird das GMT-Gelände 22 Stockwerke hoch sein und eine Fläche von drei Fußballfeldern umfassen.
Der Bau dieser riesigen Spiegel geschieht mehr als 7.000 Meilen von Chile entfernt im Steward Observatory Mirror Lab, das sich unter dem Fußballstadion der University of Arizona befindet. Unter der Leitung des Astronomieprofessors J. Roger P. Angel schleudert ein Team die leichten Wabenspiegel der GMT, die nach ihrem strukturierten Erscheinungsbild benannt sind. Die meisten Teleskope enthalten zwei Spiegel, aber Angel und sein Team verwenden sieben. Der Primärspiegel wird sieben einzelne Glasstücke mit einem Gewicht von jeweils 20 Tonnen enthalten. Sechs gekrümmte Außenspiegel werden den primären Spiegel umgeben und das schaffen, was Alcock vom Harvard-Smithsonian Center als „eine einzigartige Form in der Geschichte des Präzisionsspiegeldesigns“ beschreibt. Die sieben Spiegel werden als Mosaik zusammenkommen und als ein großer Spiegel fungieren ein einziger Fokus.
Da die Teleskope immer größer werden, müssen auch die Spiegel. Angel entschloss sich, dies zu seiner Mission zu machen, weil er sagte: „Das Glasherstellungsgeschäft hatte sich überhaupt nicht damit befasst.“ Die Gestaltung dieser Spiegel erfolgte über mehrere Jahrzehnte und hat die GMT ermöglicht. Angel sagt, wenn seine außerirdischen Kollegen Teleskope benutzen, um die Erde zu beobachten, "stelle ich mir gerne vor, dass sie Spiegel benutzen, die uns ähnlich sind."
Der Wabenspiegel ist die wesentliche Technologie hinter den Superteleskopen, die Wissenschaftler weiter bringen als je zuvor. Das 2004 eingeweihte Large Binocular Telescope in Arizona verwendet Wabenspiegel, ebenso wie das Multiple Mirror Telescope (MMT) in Arizona. Das MMT wurde in den 1970er Jahren in Betrieb genommen, und Angel stattete es 1992 mit einem neuen Spiegel aus. Wissenschaftler bevorzugen diese Spiegel, weil sie im Gegensatz zu anderen Typen, die heiß bleiben und schimmernde Effekte hervorrufen, die die Bilder verderben, nachts abkühlen.
Nach sechs Jahren technologischer Innovation hat Angels Labor 2012 den ersten Spiegel des GMT fertiggestellt. Das Team verfügt nun über vier Spiegel in verschiedenen Entwicklungsstadien, an denen jeweils bis zu 30 Personen arbeiten. "Die größte Herausforderung ist es, absolut sicherzugehen, dass wir es richtig machen, wenn es eine so schwierige Form ist", sagt Angel. Von Arizona aus fahren die fertigen Spiegel auf der Autobahn - ein Faktor, der ihre Größe einschränkte - zu einem Boot, das nach Chile fährt. Angel wartet auf die Fertigstellung und Erprobung des zweiten Spiegels, bevor die Lieferungen beginnen.
"Das Riesen-Magellan-Teleskop ist sehr interessant, weil es wahrscheinlich mehr als jedes andere Teleskop, das wir jemals gebaut haben, wirklich auf moderner Technologie basiert", sagte der Astrophysiker und Nobelpreisträger von 2011, Brian Schmidt, bei einer Smithsonian-Veranstaltung Anfang dieses Monats. „Es hat Laser, es hat dieses anpassungsfähige Optiksystem. Es hat alles zusammengebaut. “Schmidt ist Mitglied der Fakultät der Australian National University, die Teil des GMT-Konsortiums ist.
Schmidt und die anderen Wissenschaftler setzen große Hoffnungen in die erfolgreiche Inbetriebnahme des GMT. Zum Glück hat das GMT im Gegensatz zum Hubble-Weltraumteleskop den Vorteil, dass es auf der Erde stationiert ist, sollte es später zu Problemen kommen.
"Der wahre Trick sind die Instrumente", sagt Andrea Dupree, Astrophysikerin am Harvard-Smithsonian Center.
Mit der GMT haben Wissenschaftler genug Licht, um ferne Planeten zu fotografieren und vielleicht sogar etwas über ihre Atmosphären zu lernen. Wenn sie Anzeichen von Sauerstoff entdecken, ist es möglicherweise nicht weit, andere Lebensformen zu finden. Die enorme Größe des Teleskops wird es Wissenschaftlern auch ermöglichen, etwas über dunkle Materie zu lernen und Fragen zu beantworten, wann und wie die ersten Sterne entstanden sind. "Die Fähigkeit, diese ersten Sterne zu durchlaufen und zu erforschen, ist sicherlich eines der Dinge, die ich mit dem Riesen-Magellan-Teleskop unbedingt machen möchte", sagte Schmidt auf der Veranstaltung.
Die Wissenschaftler, die in die Zukunft des GMT investiert haben, sind sich alle einig, dass es schwierig ist, die Art von Fragen über das Universum vorherzusagen, die ihre neue Technologie beantworten könnte. "Die aufregendsten Entdeckungen werden unerwartet sein", sagt Dupree.
