Auf der Suche nach Wasser im Kosmos

Mit einem neuen Instrument, das in fünf­tausend Metern über dem Meeres­spiegel in den chilenischen Anden am 12-Meter-Teleskop des Atacama Pathfinder Experiments APEX angebracht ist, eröffnet sich für Astronomen eine neue Möglich­keit ins Universum zu blicken. SEPIA, der schwedische ESO-PI-Empfänger für APEX, soll die schwachen Signale von Wasser und anderen Molekülen innerhalb der Milch­straße, in benach­barten Galaxien und im frühen Universum aufspüren.

SEPIA wurde bereits Anfang des Jahres am APEX-Teleskop installiert und ist empfindlich für Strahlung mit Wellen­längen im Bereich von 1,4 bis 1,9 Milli­metern. Obwohl diese Art von Strahlung von Wasser­dampf in der Atmosphäre an den meisten Orten auf der Erde blockiert wird, machen die außer­gewöhnlichen Beobachtungs­bedingungen auf dem extrem trockenen Chajnantor-Plateau im Norden Chiles es möglich, dass SEPIA die schwachen Signale aus dem Weltraum erfassen kann.

Der Wellen­längen­bereich ist für Astronomen von großem Interesse, da dort Signale auftreten können, die von Wasser im Weltraum stammen. Wasser ist ein wichtiger Indikator für viele astro­physikalische Prozesse einschließlich der Stern­entstehung und spielt auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Leben. Von der Untersuchung von Wasser im Weltraum – in Molekül­wolken, in Stern­entstehungs­regionen und auch in Kometen innerhalb des Sonnen­systems – versprechen sich die Astronomen, entscheidende Hinweise über die Rolle des Wasser in der Milch­straße und in der Geschichte der Erde zu erhalten. Darüber hinaus stellt SEPIA aufgrund seiner Empfind­lichkeit ein leistungs­starkes Werkzeug bei der Entdeckung von Kohlen­stoff­monoxid und ionisiertem Kohlen­stoff in Galaxien und im frühen Universum dar.

Der neue SEPIA-Empfänger wurde im Laufe des Jahres genutzt, um astronomische Test­aufnahmen an APEX durchzuführen. Dieselben Empfänger werden zurzeit an den ALMA-Antennen­schüsseln montiert. Ergebnisse des neuen Detektors an APEX haben gezeigt, dass er gut zu funktionieren scheint. Nach dieser Bestätigung steht SEPIA nun einer breiteren wissen­schaftlichen Gemeinde zur Verfügung. Astronomen können ab sofort Beobachtungen mit SEPIA beantragen.

„Die ersten Messungen mit SEPIA an APEX zeigen, dass sich für uns ein völlig neues Fenster öffnet, einschließlich der Möglichkeit, Wasser im inter­stellaren Raum zu beobachten – SEPIA wird es Astronomen ermöglichen, nach Objekten zu suchen, denen dann mit einer höheren räumlichen Auflösungen nach­gegangen werden kann, sobald dieselben Empfänger am ALMA-Teleskop­verbund funktions­bereit sind“, erläutert John Conway, Direktor des Onsala Space Observatory an der Chalmers University of Technology in Schweden.

So, wie ein dunkler Himmel entscheidend ist, um licht­schwache Objekte im sichtbaren Licht sehen zu können, wird eine trockene Atmosphäre benötigt, um Signale von Wasser im Kosmos bei längeren Wellen­längen aufnehmen zu können. Eine trockene Umgebung ist jedoch nicht die einzige Voraus­setzung: Die Detektoren müssen auf die äußerst niedrige Temperatur von minus 269 Grad Celsius – nur 4 Grad über dem absoluten Nullpunkt – herunter­gekühlt werden, damit sie funktionieren können. Erst die jüngsten technischen Fortschritte haben diese Detektoren jetzt möglich und realisierbar gemacht.

ESO / RK