Wie entstehen Planeten? Wie entwickeln sich Galaxien? Und letztendlich: Wie entstand das Universum selbst? Am 30. April 2024 wird ein einzigartiges astronomisches Observatorium eröffnet, von dem Forscher hoffen, dass es einige der größten Geheimnisse der Welt lüften wird.
Mit einer Höhe von 5.640 Metern ist das Atacama-Observatorium (TAO) der Universität Tokio, das auf dem Gipfel eines Wüstenbergs im Norden Chiles errichtet wurde, das höchste astronomische Observatorium der Welt, was ihm konkurrenzlose Fähigkeiten verleihen sollte, aber auch einige neue Herausforderungen mit sich bringt .
Astronomen werden immer größere Anstrengungen unternehmen, um einen besseren Blick auf das Universum zu erhalten. Vor Hunderten von Jahren wurden einige der ersten Linsen für Teleskope hergestellt, um den Himmel näher an die Erde heranzuführen. Seitdem gibt es optische Teleskope mit gebäudegroßen Spiegeln, Radioteleskope mit Antennen, die sich zwischen Berggipfeln erstrecken, und es gibt sogar ein Weltraumteleskop, das James Webb Space Telescope, das weiter als der Mond liegt. Und jetzt hat die Universität Tokio ein weiteres bahnbrechendes Teleskop eröffnet.
Nach 26 Jahren Planung und Bau ist TAO endlich betriebsbereit. Es ist offiziell das höchstgelegene Observatorium der Welt und wurde in Anerkennung dieser Tatsache mit einem Guinness-Weltrekord ausgezeichnet. Befindet sich in der chilenischen Atacama-Wüste, nicht weit von einem anderen bemerkenswerten Observatorium entfernt, das häufig von Astronomen japanischer Institutionen genutzt wird, dem Radioteleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Aber warum muss TAO so weit oben stehen und welche Vor- und Nachteile bringt dieser Faktor mit sich?
„Ich versuche, die Geheimnisse des Universums aufzuklären, etwa die dunkle Energie und die ersten Ursterne. Dazu muss man den Himmel auf eine Weise betrachten, die nur TAO ermöglicht“, sagte der emeritierte Professor Yuzuru Yoshii, der die Leitung innehatte Seit 1998 war er 26 Jahre lang der Hauptforscher des TAO-Projekts. „Natürlich verfügt es über modernste Optik, Sensoren, Elektronik und Mechanismen, aber die einzigartige Höhenlage von 5.640 Metern verleiht TAO so eine klare Sicht.“ In dieser Höhe gibt es wenig Feuchtigkeit in der Atmosphäre, die die Infrarotsicht beeinträchtigen könnte.
„Der Bau des Gipfels des Cerro Chajnantor war eine unglaubliche Herausforderung, nicht nur technisch, sondern auch politisch. Ich habe mit indigenen Völkern Kontakt aufgenommen, um sicherzustellen, dass ihre Rechte und Ansichten berücksichtigt werden, mit der chilenischen Regierung, um die Genehmigung einzuholen, mit örtlichen Universitäten für technische Zusammenarbeit usw Sogar das chilenische Gesundheitsministerium hat dafür gesorgt, dass die Menschen in dieser Höhe sicher arbeiten können. Dank aller Beteiligten kann die Forschung, von der ich bisher nur geträumt habe, bald Wirklichkeit werden, und ich könnte nicht glücklicher sein.
Die unglaubliche Höhe von TAO macht es für Menschen schwierig und gefährlich, dort zu arbeiten. Das Risiko einer Höhenkrankheit ist hoch, nicht nur bei Bauarbeiten, sondern auch für dort arbeitende Astronomen, insbesondere nachts, wenn einige Symptome schlimmer sein können. Die Frage ist also, ob sich all dieser Aufwand und diese Kosten lohnen? Welche Arten von Forschung wird es der astronomischen Gemeinschaft und damit auch dem menschlichen Wissen bieten?
„Dank der Höhe und der trockenen Umgebung wird TAO das einzige bodengestützte Teleskop der Welt sein, das in der Lage ist, Wellenlängen im mittleren Infrarot klar zu beobachten. Dieser Bereich des Spektrums eignet sich hervorragend für die Untersuchung der Umgebung von Sternen, einschließlich Planetenbildungsregionen.“ „, sagte Professor Takashi Miyata, Direktor des Atacama-Observatoriums des Instituts für Astronomie und Leiter des Baus des Observatoriums.
„Da TAO außerdem von der Universität Tokio betrieben wird, werden unsere Astronomen über längere Zeiträume uneingeschränkten Zugriff darauf haben, was für viele neue Arten der astronomischen Forschung, die dynamische Phänomene erforschen, die mit seltenen Beobachtungen von gemeinsamen Teleskopen aus nicht zu beobachten sind, von wesentlicher Bedeutung ist.“ „Ich bin seit über 20 Jahren als Astronom mit TAO beschäftigt, ich bin wirklich sehr aufgeregt und die eigentliche Arbeit, nämlich die Beobachtungen, beginnt bald“, fügte Professor Miyata hinzu.
Es gibt ein breites Spektrum astronomischer Angelegenheiten, zu denen das TAO beitragen kann, sodass Forscher seine einzigartig privilegierten Instrumente auf unterschiedliche Weise nutzen können. Einige Forscher leisten sogar einen Beitrag zum TAO, indem sie Instrumente entwickeln, die speziell auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.
„Unser Team hat den Simultanfarben-Weitfeld-Infrarot-Mehrobjektspektrographen (SWIMS) entwickelt, ein Instrument, das einen großen Bereich des Himmels beobachten und gleichzeitig zwei Lichtwellenlängen beobachten kann. Dies wird es uns ermöglichen, effizient Informationen über eine Vielzahl von Objekten zu sammeln.“ „Die Analyse der SWIMS-Beobachtungsdaten wird Einblicke in die Entstehung dieser Galaxien einschließlich der Entwicklung der supermassereichen Schwarzen Löcher in ihren Zentren geben“, sagte Assistenzprofessor Masahiro Konishi.
„Neue Teleskope und Instrumente tragen natürlich dazu bei, die Astronomie voranzubringen. Ich hoffe, dass die nächste Generation von Astronomen TAO und andere boden- und weltraumgestützte Teleskope nutzen wird, um unerwartete Entdeckungen zu machen, die unser derzeitiges Verständnis in Frage stellen und das Unerklärliche erklären“, fuhr Professor Konishi fort .
Aufgrund der relativen Verfügbarkeit von TAO dürften mehr junge Astronomen davon Gebrauch machen können als mit früheren Teleskopgenerationen. Als Teleskop der nächsten Generation kann TAO aufstrebenden Forschungstalenten die Möglichkeit bieten, ihre Ideen auf eine noch nie dagewesene Weise auszudrücken.
„Ich nutze verschiedene Laborexperimente, um die chemische Natur des organischen Staubs im Universum besser zu verstehen, was uns helfen kann, mehr über die Entwicklung von Materialien zu erfahren, einschließlich derjenigen, die zur Entstehung von Leben geführt haben. Das können bessere astronomische Beobachtungen der realen Sache.“ Je genauer wir das, was wir mit unseren Experimenten auf der Erde sehen, reproduzieren können, kann TAO sehr hilfreich sein, wenn wir organischen Staub im mittleren Infrarotbereich beobachten“, sagte Doktorandin Riko Senoo.
„Obwohl ich TAO in Zukunft aus der Ferne nutzen kann, werde ich vor Ort sein, um beim Bau unseres Spezialinstruments zu helfen, dem Mid-Infrared Multi-field Imager for gaZing at the UnKnown Universe (MIMIZUKU). TAO ist lokalisiert in einer abgelegenen Region, die ich im Alltag nie besuchen könnte, daher freue ich mich sehr darauf, dort Zeit zu verbringen“, schloss Senoo.
Zweifellos werden aktuelle und zukünftige Astronomen im Laufe der Zeit immer mehr Möglichkeiten finden, mit TAO bahnbrechende Beobachtungen zu machen. Das Team hofft, dass die Merkmale, die es so neuartig machen – die Fernbedienung, die hochempfindlichen Instrumente und natürlich die Tatsache, dass ein hochpräzises Teleskop erfolgreich für den Einsatz in einer Niederdruckumgebung entwickelt wurde – Designer informieren und inspirieren werden. Ingenieure und Forscher, die überall zu astronomischen Beobachtungseinrichtungen beitragen.