Weltgrößtes Gammateleskop: Deutsche Forscher machen in Russland Jagd auf Elementarteilchen

Mit Hilfe deutscher Forscher entsteht in Sibirien ein großes Gammateleskop zur Jagd auf Elementarteilchen. Die Sensoren sollen hochenergetische Partikel aus Schwarzen Löchern aufspüren.

Astronomen entdecken aktives schwarzes Loch

Astronomen haben im Sternbild Fische ein erwachendes Schwarzes Loch entdeckt. Es sitzt den Angaben zufolge im Zentrum der Polarring-Galaxie NGC 660. In der 42 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie wurde eine Steigerung der Aktivität um mehrere hunderte Male beobachtet. Forscher gehen davon aus, dass jede Galaxie im eigenen Zentrum ein materiereiches Schwarzes Loch besitzt, so auch unsere Milchstraße. Normalerweise sind diese schwarzen Löcher jedoch nicht aktiv und in einer Art Ruhezustand. Daher ist diese Entdeckung extrem spannend: Die Forscher vom britischen Jodrell Bank Center für Astrophysik sind zum ersten Mal in der Lage zu verfolgen, wie sich ein extrem massereiches schwarzes Loch ausbreitet.

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Bereits Ende Februar 2015 hatten Astronomen ein monströses Schwarzes Loch mit der Masse von zwölf Milliarden Sonnen entdeckt. Das Massemonster sitzt im Herz einer aktiven Galaxie, die so hell leuchtet wie 420 Billionen (420.000.000.000.000) Sonnen. Dieser sogenannte Quasar strahlt quer durch fast das gesamte sichtbare Universum zu uns, wie das internationale Team um Xue-Bing Wu von der Universität Peking im britischen Fachblatt "Nature" berichtet. Der Quasar ist nach den Messungen 12,8 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt - sein Licht war also 12,8 Milliarden Jahre zu uns unterwegs. Damit sehen die Astronomen dieses Himmelsobjekt in einer fernen Vergangenheit, als das Universum erst 900 Millionen Jahre alt war. Damals endete in etwa das sogenannte Dunkle Zeitalter mit dem Aufflammen der ersten Sterne. Unklar ist, wie in der vergleichsweise kurzen Zeit vom Urknall bis zu dieser kosmischen Dämmerung ein so massereiches Schwarzes Loch entstehen konnte.

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In der Milchstraße

Schwarze Löcher müssen nicht immer weit weg sein - 2013 haben Astronomen erstmals zwei Stück in einem Kugelsternhaufen unserer Milchstraße gefunden. In dem majestätischen Sternhaufen mit der Katalognummer M22 stieß ein internationales Forscherteam gleich auf zwei Schwarze Löcher mit jeweils zehn- bis zwanzigmal soviel Masse wie unsere Sonne. 

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Mit dem Teleskop auf der Suche

Zum Aufspüren Schwarzer Löcher bedienen sich die Wissenschaftler ausgeklügelter Technik: So hat das US-Weltraumteleskop Wise Millionen von schwarzen Löchern enthüllt. Wise wurde 2009 ins Weltall gebracht und hat seitdem den kompletten Himmel zweimal im Bereich der infraroten Wärmestrahlung kartiert und dabei nach zahlreichen im sichtbaren Licht nicht nachweisbaren Objekten gesucht. Das Infrarot-Observatorium entdeckte dabei auch eine neue Klasse von Galaxien, die zu den hellsten Objekten im Universum zählen. Diese Sterninseln strahlen bis zu tausendmal heller als unsere Milchstraße, hüllen sich jedoch in so dichten Staub, dass sie im sichtbaren Licht nicht nachweisbar sind.

Auf dem zusammengesetzten Bild des Himmels sind die neu entdeckten Galaxien als lila Punkte markiert. In der Mitte ist das Band unserer Milchstraße zu sehen.

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Gigantische Aufnahme

Im Juli 2012 gelang Wissenschaftlern durch den Zusammenschluss verschiedener Radioteleskope in Chile, den USA und auf Hawaii, ein Blick mit zweimillionenfacher Vergrößerung auf das zentrale Schwarze Loch der mehr als fünf Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie Quasar 3C 279.

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In der Milchstraße

Bereits am 5. September 2001 lokalisierten Astronomen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine winzige Region im Herzen der Milchstraße, in der sich höchstwahrscheinlich ein Schwarzes Loch verbirgt. Dieses habe die Masse von 2,6 Millionen Sonnen. Die Entfernung des Bereichs mit dem vermeintlichen schwarzen Loch zur Erde beträgt laut MIT-Wissenschaftler Frederick Baganoff 26.000 Lichtjahre. Das bedeutet, dass das 2001 erspähte schwarze Loch genauso weit von der Erde entfernt ist, wie die Sonne.

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Aus Kugelsternhaufen katapultiert

Die Entdeckung war deshalb besonders überraschend, weil es der gängigen Vorstellung der Astronomen zufolge nur ein einziges Schwarzes Loch im Zentrum eines Kugelsternhaufens existieren dürfte. Kugelsternhaufen gehören zu den ältesten Gebilden des Universums. Sie versammeln zigtausende Sonnen und erreichen mit bis zu 13 Milliarden Jahren fast das Alter des Universums (13,7 Milliarden Jahre). Astronomen nehmen an, dass in Kugelsternhaufen schon früh zahlreiche Schwarze Löcher entstanden sind, die jedoch fast alle aus den Haufen hinauskatapultiert wurden. Bis zur Entdeckung der beiden Löcher wurde allerdings kein einziges in irgendeinem Kugelsternhaufen der Milchstraße gefunden.

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Die Sensoren sollen außerdem Aufschlüsse über die Eigenheiten der hochenergetischen Partikel liefern, wie Razmik Mirzoyan vom Max-Planck-Institut für Physik in München der Nachrichtenagentur dpa am Dienstag sagte.

Die bis zu 70 Millionen Euro teure Anlage ist kein Teleskop im klassischen Sinne. Es erstreckt sich auf einem bis zu 100 Quadratkilometer großem Feld (Array) aus rund 100 Meter voneinander entfernten Sensoren. Nach Angaben der Forscher ist es damit das größte Gammateleskop der Welt.

Das Projekt ist Teil des Förderprogramms Mega-Grant, mit dem Russland seine einstige Vorreiterrolle auf dem Gebiet der Astrophysik wiedererlangen will. Moskau beharrt deshalb als Geldgeber auf dem Standort in Sibirien, obwohl es nach Einschätzung von Experten besser geeignete Standorte gibt. Außerdem sollen, so die Selbstbeschreibung auf der Webseite, die Forschungsbeziehungen zwischen Russland und Deutschland auf dem Gebiet der Astroteilchenphysik vertieft werden - beide Länder hätten eine lange Forschungstradition auf diesem Feld. Die Untersuchung kosmischer Strahlen sei dabei einer der wichtigsten Forschungsbereiche.