17.05.2023

Neue Teleskope jagen nach Quellen für Gravitationswellen

Das BlackGEM-Array am La Silla-Observatorium hat seinen Betrieb aufgenommen.

Das BlackGEM-Array, bestehend aus drei neuen Teleskopen am La Silla-Observatorium der Eso, hat seinen Betrieb aufgenommen. Die Teleskope suchen den Südhimmel ab, um kosmische Ereignisse aufzuspüren, die Gravitations­wellen erzeugen, wie etwa die Verschmelzung von Neutronen­sternen und schwarzen Löchern.

Abb.: Das BlackGEM-Array, bestehend aus drei neuen Teleskopen am La...
Abb.: Das BlackGEM-Array, bestehend aus drei neuen Teleskopen am La Silla-Obser­vatorium, hat seinen Betrieb aufgenommen. (Bild: ESO)

Einige verheerende Ereignisse im Universum, wie die Kollision von schwarzen Löchern oder Neutronensternen, erzeugen Gravitations­wellen. Observatorien wie das Laser-Interferometer-Gravitations­wellen-Observatorium (LIGO) und das Virgo-Interferometer sind darauf ausgelegt, diese Wellen zu entdecken. Aber sie können weder ihren Ursprung genau bestimmen noch das flüchtige Licht erkennen, das bei den Kollisionen zwischen Neutronen­sternen und schwarzen Löchern entsteht. BlackGEM ist darauf ausgerichtet, große Bereiche des Himmels schnell zu scannen, um im sichtbaren Licht präzise nach Gravitations­wellenquellen zu suchen.

„Mit BlackGEM wollen wir die Untersuchung kosmischer Ereignisse sowohl mit Gravitations­wellen als auch mit sichtbarem Licht erweitern“, sagt Paul Groot von der Radboud-Universität in den Niederlanden, der das Projekt leitet. „Die Kombination von beidem sagt uns viel mehr über diese Ereignisse als nur das eine oder das andere.“ Indem sie sowohl Gravitations­wellen als auch ihre sichtbaren Gegenstücke aufspüren, können die Astro­nominnen und Astronomen die Art der Gravitations­wellenquellen und ihre genaue Position bestimmen. Die Verwendung von sichtbarem Licht ermöglicht auch detaillierte Beobach­tungen der Prozesse, die bei diesen Verschmelzungen ablaufen, wie etwa die Bildung von schweren Elementen wie Gold und Platin.

Bislang wurde jedoch nur ein sichtbares Gegenstück zu einer Gravitations­wellenquelle entdeckt. Darüber hinaus können selbst die fort­schrittlichsten Gravitations­wellendetektoren wie LIGO oder Virgo ihre Quellen nicht genau identifizieren. Bestenfalls können sie den Standort einer Quelle auf ein Gebiet von etwa 400 Vollmonden am Himmel eingrenzen. BlackGEM wird solch große Regionen mit einer ausreichend hohen Auflösung effizient abtasten, um Gravitations­wellenquellen mit sichtbarem Licht zuverlässig zu orten.

Die drei Teleskope, aus denen BlackGEM besteht, wurden von einem Konsortium von Universitäten gebaut: der Radboud University, der Netherlands Research School for Astronomy und der KU Leuven in Belgien. Die Teleskope haben jeweils einen Durchmesser von 65 Zentimetern und können verschiedene Bereiche des Himmels gleichzeitig untersuchen. Letztendlich möchten die zusammen­arbeitenden Institute das Array auf fünfzehn Teleskope erweitern, um die Abdeckung noch weiter zu verbessern. BlackGEM wird am La Silla-Obser­vatorium in Chile betrieben und ist damit das erste Array seiner Art auf der südlichen Erdhalbkugel. „Trotz des bescheidenen Primärspiegels von 65 Zentimetern gehen wir so tief wie manche Projekte mit viel größeren Spiegeln, weil wir die hervorragenden Beobachtungs­bedingungen in La Silla voll ausnutzen“, sagt Groot.

Sobald BlackGEM eine Quelle von Gravitations­wellen genau identifiziert hat, können größere Teleskope wie das Very Large Telescope oder das künftige Extremely Large Telescope detaillierte Folge­beobachtungen durchführen, die dazu beitragen werden, Aufschluss über einige der extremsten Ereignisse im Kosmos zu erhalten. Neben der Suche nach den optischen Gegenstücken zu den Gravitationswellen wird BlackGEM auch Durch­musterungen des Südhimmels durchführen. Der Betrieb ist vollständig automatisiert, sodass das Array schnell flüchtige astro­nomische Ereignisse aufspüren und beobachten kann, die plötzlich auftauchen und schnell wieder aus dem Blickfeld verschwinden. Dadurch erhalten die Astronomen einen tieferen Einblick in kurzlebige astro­nomische Phänomene wie Supernovae, die gewaltigen Explosionen, die das Ende des Lebens eines masse­reichen Sterns markieren.

„Dank BlackGEM hat La Silla nun das Potenzial, einen wichtigen Beitrag zur Erforschung kurzlebiger Phänomene zu leisten“, sagt Ivo Saviane, Standortleiter am La Silla-Observatorium. „Wir erwarten von diesem Projekt viele herausragende Ergebnisse, die die Attrak­tivität des Standorts sowohl für die wissen­schaftliche Gemeinschaft als auch für die breite Öffentlichkeit erhöhen werden.“

ESO / JOL

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