Teams aus Bochum und Dortmund bauen das größte Gammastrahlen-Observatorium mit

Gammastrahlen sind für die Erforschung des Universums besonders interessant: Sie entstehen bei hochenergetischen kosmischen Prozessen, etwa als Folge der Explosion massereicher Sterne oder in Jets von aktiven Galaxien. Treffen Gammastrahlen auf die Erdatmosphäre, erzeugen sie nur winzige Sekundenbruchteile andauernde blaue Lichtblitze, die für das menschliche Auge zwar unsichtbar sind, von speziellen Sensoren jedoch aufgezeichnet werden können. 

Genau für diesen Zweck werden in den kommenden fünf Jahren in der chilenischen Atacama-Wüste und auf der kanarischen Insel La Palma insgesamt 64 Spiegelteleskope errichtet. Zusammen bilden sie das Cherenkov Telescope Array Observatory, kurz: CTAO. Es wird das weltweit größte und leistungsfähigste Observatorium für bodengestützte Gammastrahlen-Astronomie sein – zehnmal empfindlicher als bisherige Detektoren.

Deutsches Konsortium maßgeblich an CTAO beteiligt

Den Bau und die Inbetriebnahme der CTAO-Teleskope wird ein deutscher Verbund maßgeblich vorantreiben. Dafür stellt das BMFTR im Rahmen des Programms „Erforschung von Universum und Materie“ in den kommenden drei Jahren über vier Millionen Euro bereit. Zum Verbund gehören die Universität Erlangen-Nürnberg, die Humboldt-Universität Berlin, die Technische Universität Dortmund sowie die Universitäten Bochum, Potsdam, Tübingen und Würzburg. Beteiligt sind außerdem die Max-Planck-Institute für Kernphysik in Heidelberg und für Physik in Garching bei München sowie das zur Helmholtz-Gemeinschaft gehörende Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY in Zeuthen. „Die Projektpartner spielen in vielen Aspekten von CTAO eine entscheidende Rolle: Sie erproben Komponenten, entwickeln Software für Detektion und Datenauswertung und begleiten die Inbetriebnahme der ersten Teleskope“, erklärt Verbundsprecher Prof. Dr. Stefan Funk vom Erlangen Centre for Astroparticle Physics. 

Forschende aus Würzburg, Bochum und Dortmund nehmen Teleskope in Betrieb

Die Teleskope des CTAO haben einen Spiegeldurchmesser von 23 Metern. Neben der Inbetriebnahme der Teleskope werden Forschende aus Bochum, Dortmund und Würzburg auch ein System zur Überwachung des Schwingungsverhaltens dieser Teleskope entwickeln und aufbauen, um etwa frühzeitig mögliche Schäden am Fahrwerk oder der tragenden Konstruktion erkennen zu können. Forschende des Ruhr Innovation Lab werden außerdem die Software für das Observatorium mitentwickeln. 

Privatdozent Dr. Dominik Elsässer von der Fakultät Physik der TU Dortmund, Leiter des Dortmunder Teilprojektes, erklärt: „Die Teleskope des CTAO werden uns einen einzigartigen Einblick in die Prozesse zum Beispiel in der Umgebung massereicher Schwarzer Löcher in den Zentren aktiver Galaxien bieten.“ 

„Durch die Förderung des BMFTR können wir die Kompetenzen der Forschenden im Ruhrgebiet, zum Beispiel im Bereich der Entwicklung innovativer Software-Lösungen, optimal einbringen. Wissenschaftlich interessieren uns besonders auch die Chancen, die durch den gleichzeitigen Betrieb des CTAO mit Teleskopen für andere Wellenlängenbereiche und für Neutrinos entstehen, und die theoretische Modellierung der Prozesse in den Quellen der Gammastrahlung“, so Prof. Dr. Julia Tjus, Teilprojektleiterin an der Ruhr-Universität Bochum. Ebenfalls am Bochumer Teilprojekt beteiligt sind die Gruppen von Prof. Dr. Anna Franckowiak und Dr. Elisa Püschel. 

Die Forschenden des Ruhr Innovation Lab erhalten im Rahmen der Verbundforschung des BMFTR in den kommenden drei Jahren insgesamt 910.000 Euro und haben so die Möglichkeit, das Feld der Multimessenger-Astronomie signifikant mitzuprägen.

Enge Zusammenarbeit im Ruhrgebiet

Die Gruppen an der Ruhr-Universität Bochum und an der TU Dortmund arbeiten im Rahmen des Ruhr Innovation Lab und des DFG-Sonderforschungsbereichs 1491 eng zusammen und beschäftigen sich mit einem breiten Portfolio an Fragen der Astro-, Astroteilchen-, Teilchen- und Plasma-Astro-Physik. 

Das CTAO wird nach seiner Fertigstellung eine führende Rolle bei der Erforschung des Universums mit verschiedenen Informationsträgern spielen. Forschende der Universitätsallianz Ruhr – also der Ruhr-Universität Bochum, der Technischen Universität Dortmund und der Universität Duisburg-Essen – sind auch an weiteren internationalen Großprojekten der Astrophysik beteiligt: am Neutrino-Observatorium IceCube am Südpol sowie am geplanten Gravitationswellen-Detektor EinsteinTeleskop und an Projekten, die auf das zukünftige Radio-Observatorium SKAO, hinarbeiten.

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