Auf der Wunschliste der Astronomen für die nächsten zehn Jahre: zwei Riesenteleskope und ein Weltraumteleskop zur Suche nach Leben jenseits der Erde und einer bewohnbaren Welt.
Amerikanische Astronomen forderten am Donnerstag die USA auf, in eine neue Generation „supergroßer“ Teleskope im Wert von mehreren Milliarden Dollar zu investieren. Diese Teleskope werden größer sein als alle derzeit auf der Erde oder im Weltraumorbit befindlichen Teleskope.
Diese Investition erfordert eine Rettung und eine Kombination der Anstrengungen zweier konkurrierender Projekte, nämlich des riesigen Magellan-Teleskops und des 30-Meter-Teleskops. Nach ihrer Fertigstellung wird die Empfindlichkeit dieser Teleskope mit Hauptkondensatordurchmessern von 25 Metern und 30 Metern etwa 100-mal höher sein als bei allen derzeit eingesetzten Teleskopen.
Sie werden es Astronomen ermöglichen, den Kern entfernter Galaxien in der Tiefe zu beobachten, wo riesige Schwarze Löcher umherstreifen und Energie spucken; erforschen Sie die Geheimnisse der dunklen Materie und der dunklen Energie; und studieren Sie Planeten um andere Sterne als die Sonne. Vielleicht noch wichtiger ist, dass sie neue Fragen über die Natur des Universums aufwerfen können.
Aber Astronomen versuchen seit Jahren, genügend Geld aufzubringen, um ihre Träume zu verwirklichen. Im neuen Vorschlag wird die National Science Foundation 1,6 Milliarden US-Dollar für die Fertigstellung dieser beiden Projekte bereitstellen und sie dann im Rahmen eines neuen Projekts namens „US Very Large Telescope“ unterstützen.
Am Donnerstag forderten Astronomen die NASA außerdem dazu auf, eine neue große Observatoriumsmission und ein Technologiereifeprogramm zu starten, das in den nächsten 20 bis 30 Jahren eine Reihe astrophysikalischer Raumfahrzeuge entwickeln wird. Das erste ist ein optisches Teleskop, das größer als das Hubble-Weltraumteleskop ist und nach terrestrischen Planeten im nahen Universum suchen und diese untersuchen kann – möglicherweise eine bewohnbare „Exo-Erde“. Astronomen sagen, dass nur die NASA dazu in der Lage sei, und wiesen darauf hin, dass es im Jahr 2040 mit Kosten von 11 Milliarden US-Dollar fertig sein könnte.
Diese beiden Empfehlungen sind die größten in einem lang erwarteten 614-seitigen Bericht „Discovery Pathways in Astronomy and Astrophysics in the 2020s“, der am Donnerstag von der National Academy of Sciences, der Academy of Engineering und der School of Medicine herausgegeben wurde.
In den letzten 70 Jahren hat die Akademie alle 10 Jahre eine Umfrage unter der Astronomie-Gemeinschaft gesponsert, um Prioritäten für große Themen im nächsten Jahrzehnt festzulegen. Wie wir alle wissen, hat die zehnjährige Untersuchung die Aufmerksamkeit des Kongresses, der NASA, der National Science Foundation und des Energieministeriums auf sich gezogen.
Die diesjährige Arbeit ist ein Zweig der Astronomie von Fiona A. Harrison vom California Institute of Technology und Robert C. Astronomy von der University of Arizona und der Texas A&M University. Für die Umfrage wurden insgesamt 860 White Papers eingereicht, in denen mögliche Teleskope, Weltraummissionen, die gestartet werden sollten, Experimente oder Beobachtungen, die durchgeführt werden sollten, und die Vielfalt der Themen beschrieben wurden, mit denen sich die Astronomie-Community befassen sollte.
Dr. Harrison sagte in einem Interview, dass ihr Ausschuss versucht habe, ein Gleichgewicht zwischen Ehrgeiz und dem Zeit- und Geldaufwand für diese Projekte zu finden. Beispielsweise wurden mehrere Ideen für Raumfahrzeuge zur Planetenerkundung vorgeschlagen. Manche sind zu groß, manche zu klein; Bei manchen dauert es ein Jahrhundert, bis sie umgesetzt werden. Das Team wählte keinen von ihnen aus, sondern bat die Community und die NASA, eine Idee für ein Weltraumteleskop mit 6 Metern Durchmesser zu entwickeln. (Hubbleos Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 2,4 Metern.)
„Dies ist im Wesentlichen eine ehrgeizige Erkundung“, fügte sie hinzu. „Nur die NASA und nur die Vereinigten Staaten können das tun. Wir glauben, dass wir es schaffen können.“
Matt Mountain, Vorsitzender der Association for University Astronomy Research (AURA), die das Observatorium für die National Science Foundation betreibt, bezeichnete den Zehnjahresbericht in einer E-Mail als „sehr mutig“. „Und sie haben sich jahrzehntelang nicht gescheut, eine Vision zu artikulieren, die tatsächlich das ist, was sie braucht und braucht.“
Die Zehn-Jahres-Umfrage hat eine erfolgreiche Bilanz. Das Hubble-Weltraumteleskop und das James-Webb-Weltraumteleskop, die 1990 gestartet wurden und immer noch in Betrieb sind, um den Beginn der Zeit zu erkennen, und deren Start für nächsten Monat geplant ist, profitierten von hohen Platzierungen in der letzten zehnjährigen Umfrage .
Daher warten die Astronomen und Astrophysiker gespannt auf die Ergebnisse jeder neuen Untersuchung. „Der Ausschuss war immer sehr vertraulich“, sagte Natalie Batalha, Professorin an der University of California in Santa Cruz, in einer E-Mail am Vorabend des Berichts. Sie war auf dem Kepler-Planeten der NASA. Spielte eine führende Rolle bei der Suchaufgabe. „Ehrlich gesagt habe ich nichts gehört. Ich kann es kaum erwarten zu warten.“
In seinem Bericht vom Donnerstag nannte das College drei übergeordnete wissenschaftliche Ziele für die nächsten zehn Jahre: die Suche nach bewohnbaren Planeten und Leben; das Studium von Schwarzen Löchern und Neutronensternen, die die Ursachen der heftigsten Ereignisse in der Natur sind; und die Entwicklung von Galaxien. Wachstum und Evolution.
In dem Bericht heißt es: „Die nächsten Jahrzehnte werden die Menschheit auf den Weg bringen, zu entscheiden, ob wir allein sind.“ „Das Leben auf der Erde kann das Ergebnis eines gemeinsamen Prozesses sein oder eine Reihe ungewöhnlicher Umgebungen erfordern, in denen wir das einzige Lebewesen in der Galaxie und sogar im Universum sind.“ Jede Antwort ist tiefgründig.“
Die Idee des Very Large Telescope-Projekts ist ehrgeizig, da es sich um eine Mischung aus zwei konkurrierenden Teleskopprojekten handelt, nämlich dem 30-Meter-Teleskop, das für die Spitze des Mauna Kea in Hawaii oder auf den Kanarischen Inseln in Spanien geplant ist, und dem laufenden riesigen Magellan-Teleskop. In Chile.
Beide Teleskope sind eine riesige internationale Kooperation und das Traumprodukt der Geldbeschaffung und Partnergewinnung in den letzten zehn Jahren. Das Volumen dieser beiden Teleskope ist etwa dreimal so groß wie jedes andere Teleskop auf der Erde, und die Fähigkeit, schwache und entfernte Sterne im Universum zu identifizieren, ist 100-mal so groß. Durch die Zusammenarbeit können sie tiefgreifende Fragen zum Universum lösen. Aber keines der Projekte hat genügend Mittel eingesammelt – mehr als 2 Milliarden US-Dollar –, um seine Ziele zu erreichen.
Wenn diese Teleskope nicht gebaut werden können, wird Europa seine Führung in der terrestrischen Astronomie an Europa abgeben, das in der chilenischen Atacama-Wüste ein 39-Meter-Teleskop baut – das European Very Large Telescope –, das voraussichtlich 2027 seinen Betrieb aufnehmen wird. Einige Astronomen haben die Absage des amerikanischen Superconducting Supercollider-Projekts von 1993, das die Zukunft der Teilchenphysik dem CERN anvertraute, mit dem Large Hadron Collider in Genf verglichen.
Wenn die National Science Foundation in die Fertigstellung dieser beiden Teleskope investiert, erhält sie viel Beobachtungszeit, die amerikanischen Astronomen zur Verfügung steht.
Dr. Harrison sagte: „Diese beiden Teleskope befinden sich auf gegenüberliegenden Hemisphären und haben völlig unterschiedliche Designs. Sie eignen sich sehr gut für ergänzende Studien des Universums.“ „Es ist undenkbar, dass die Vereinigten Staaten es nicht bekommen können.“
Es erwarten uns große Herausforderungen. Das riesige Magellan-Team hat in Chile den ersten Spatenstich gemacht, aber der Fortschritt des 30-Meter-Teleskops wurde durch Proteste und Blockaden seitens hawaiianischer Ureinwohner und anderer Gruppen behindert. Ein alternativer Standort wurde auf La Palma auf den Kanarischen Inseln ausgewiesen.
Angesichts der derzeitigen Betonung der Infrastruktur und des ständig steigenden wissenschaftlichen Budgets hoffen die Astronomen, dass die Sterne ihrer kühnen Vision entsprechen. Doch die in der Vergangenheit aufgetretenen Kostenüberschreitungen bereiteten ihnen Sorgen. Das bemerkenswerteste ist das James Webb-Weltraumteleskop. Nach Jahren der Verzögerung wird das Teleskop im Dezember endlich auf den Markt kommen und einen endgültigen Preis von 10 Milliarden US-Dollar haben.
„All dies ist im JWST verborgen – der gesamte Plan wird auf seinem Erfolg basieren“, sagte Michael Turner, ein Kosmologe und zehnjähriger Vermessungsveteran, der jetzt bei der Kavli Foundation in Los Angeles arbeitet. "Daumen drücken."
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. November 2021
