Das BlackGEM-Array, bestehend aus drei neuen Teleskopen am La-Silla-Observatorium der ESO, hat seinen Betrieb aufgenommen. Die Teleskope werden den Südhimmel abtasten, um kosmische Ereignisse aufzuspüren, die Gravitationswellen erzeugen, wie etwa die Verschmelzung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern.
Einige katastrophale Ereignisse im Universum, wie die Kollision von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen, erzeugen Gravitationswellen, also Wellen in der Struktur von Zeit und Raum. Observatorien wie das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) und das Virgo Interferometer sind darauf ausgelegt, diese Wellen zu erkennen.
Allerdings können sie ihren Ursprung nicht sehr genau bestimmen und auch nicht das flüchtige Licht sehen, das bei Kollisionen zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern entsteht. BlackGEM widmet sich dem schnellen Scannen großer Bereiche des Himmels, um mithilfe sichtbaren Lichts Gravitationswellenquellen präzise aufzuspüren.
„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 Hauptforscher des Projekts. „Die Kombination beider verrät uns viel mehr über diese Ereignisse als nur das eine oder das andere.“
Durch die Erfassung sowohl von Gravitationswellen als auch ihrer sichtbaren Gegenstücke können Astronomen die Natur von Gravitationswellenquellen bestätigen und ihre genauen Standorte bestimmen. Die Verwendung von sichtbarem Licht ermöglicht auch detaillierte Beobachtungen der Prozesse, die bei diesen Verschmelzungen ablaufen, beispielsweise der Bildung schwerer Elemente wie Gold und Platin.
Bisher 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 einen Bereich von etwa 400 Vollmonden am Himmel eingrenzen. BlackGEM wird solch große Regionen effizient mit einer ausreichend hohen Auflösung scannen, um Gravitationswellenquellen mithilfe von sichtbarem Licht konsistent zu lokalisieren.
Die drei BlackGEM-Teleskope wurden von einem Konsortium aus Universitäten gebaut: der Radboud-Universität, der Niederländischen Forschungsschule für Astronomie und der KU Leuven in Belgien. Die Teleskope haben jeweils einen Durchmesser von 65 Zentimetern und können gleichzeitig verschiedene Himmelsbereiche untersuchen; Ziel der Zusammenarbeit ist es schließlich, das Array auf 15 Teleskope zu erweitern und so die Scanabdeckung noch weiter zu verbessern. BlackGEM befindet sich am La-Silla-Observatorium der ESO in Chile und ist damit das erste Array seiner Art auf der Südhalbkugel.
„Trotz des bescheidenen 65-Zentimeter-Hauptspiegels gehen wir so tief wie einige Projekte mit viel größeren Spiegeln, weil wir die hervorragenden Beobachtungsbedingungen auf La Silla voll ausnutzen“, sagt Groot.
Sobald BlackGEM eine Quelle von Gravitationswellen genau identifiziert, können größere Teleskope wie das Very Large Telescope der ESO oder das zukünftige Extremely Large Telescope der ESO detaillierte Folgebeobachtungen durchführen, die dabei helfen werden, Licht auf einige der extremsten Ereignisse im Kosmos zu werfen .
Neben der Suche nach optischen Gegenstücken zu Gravitationswellen wird BlackGEM auch Untersuchungen des Südhimmels durchführen. Sein Betrieb ist vollständig automatisiert, was bedeutet, dass das Array „vorübergehende“ astronomische Ereignisse, die plötzlich auftreten und schnell aus dem Blickfeld verschwinden, schnell finden und beobachten kann. Dadurch erhalten 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 transienten Forschung zu leisten“, sagt Ivo Saviane, Standortleiter am La Silla-Observatorium der ESO. „Wir gehen davon aus, dass dieses Projekt viele herausragende Ergebnisse liefern wird, die die Reichweite der Website sowohl für die wissenschaftliche Gemeinschaft als auch für die breite Öffentlichkeit erweitern werden.“