Gammastrahlen-Teleskop sieht ‚erstes Licht’

Es wird die energiereichsten und extremsten Phänomene im Universum beobachten: das neue Gammastrahlen-Teleskop H.E.S.S. II. Das von einem internationalen Konsortium unter Beteiligung der Uni Innsbruck in Namibia gebaute Teleskop hat am Mittwoch seine ersten Bilder aufgenommen. Mit seinem 28-Meter-Spiegel ist es das größte jemals gebaute Gammastrahlen-Teleskop.
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Bild: Das neue Großteleskop steht inmitten der vier, bereits 2004 in Betrieb genommenen 12-Meter-Teleskope. (Foto: H.E.S.S. Collaboration, Clementina Medina)

Mit einem Gewicht von fast 600 Tonnen und einem Spiegel mit der Fläche von zwei Tennisplätzen ist das neue Teleskop, genannt H.E.S.S. II, geradezu gigantisch. Es hat am 26. Juli 2012 um 0:43 Uhr seine ersten Bilder von atmosphärischen Teilchenschauern aufgenommen, die von kosmischen Gammastrahlen oder geladenen Teilchen der Kosmischen Strahlung erzeugt werden. „Das bedeutet einen weiteren großen Fortschritt für die Erforschung des Südhimmels im Gammastrahlenbereich“, sagt Prof. Olaf Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck. „Das Teleskop kann dazu  nicht nur die weltweit größte Spiegelfläche derartiger Instrumente nutzen, sondern löst die Bilder atmosphärischen Teilchenschauer auch mit höchster Detailtreue in der Kamera auf.“

Licht aus kosmischen Teilchenbeschleunigern

Astrophysiker gehen davon aus, dass Gammastrahlen von natürlichen kosmischen Teilchenbeschleunigern wie supermassiven Schwarzen Löchern, Doppelsternsystemen, Pulsaren, Galaxienhaufen, Supernovae oder vielleicht auch von Kollisionen zwischen Teilchen der Dunklen Materie erzeugt werden. Im Universum gibt es zahlreiche dieser natürlichen kosmischen Beschleuniger. Sie beschleunigen geladene Teilchen auf weit höhere Energien, als die von Menschen gebauten Teilchenbeschleuniger erreichen. „Da hochenergetische Gammastrahlen das Resultat kosmischer Wechselwirkungs- und Beschleunigungsprozesse sind, können wir mit derartigen Gammastrahlen-Teleskopen deren Entstehungsgebiete untersuchen“, erklärt Olaf Reimer. Heute sind schon über einhundert derartiger kosmische Gammaquellen bekannt. Mit H.E.S.S. II können die Vorgänge in diesen Objekten detailliert erforscht werden. Man erwartet darüber hinaus die Entdeckung vieler neuer Quellen und auch möglicherweise neuer Klassen von Quellen. „Das Teleskop erkundet den Gammastrahlen-Himmel bei Energien im Bereich von einigen zehn Gigaelektronenvolt – also im bisher wenig erforschten Übergangsbereich zwischen den Weltrauminstrumenten und den bereits existierenden Luftschauer-Teleskopen am Erdboden. Dieser Bereich bietet ein großes Potenzial für Entdeckungen“, ist Prof. Reimer begeistert.

H.E.S.S. II: Gigantisch groß, schnell und wendig

Das neue Teleskop beobachtet schwache bläuliche und extrem kurze Lichtblitze - sogenanntes Cherenkov-Licht. Es entstammt Teilchenschauern, die entstehen, wenn kosmische Teilchen in der Erdatmosphäre mit Luftmolekülen kollidieren. Die für H.E.S.S. II entwickelte Kamera ist in der Lage, diese sehr schwachen Blitze mit einer ‚Belichtungszeit‘ von einigen Milliardstel Sekunden aufzunehmen, also eine Million mal schneller als eine normale Kamera. Die H.E.S.S.-II-Kamera hat die Fläche eines Garagentors, wiegt etwa drei Tonnen und ist in 36 Meter Abstand vom Spiegel montiert. Trotz seiner Größe kann das Teleskop doppelt so schnell wie die bisherigen Teleskope schwenken, um auf Kurzzeit-Phänomene wie etwa Gammastrahlenausbrüche am Himmel schnellstmöglich reagieren zu können.

Innsbrucks lange Tradition

Der Bau des neuen H.E.S.S.-II-Teleskops wurde von einem internationalen Konsortium vorangetrieben und finanziert. Die Hauptlast trugen Deutschland und Frankreich, ein wesentlicher Beitrag kam auch aus Österreich. Die Forschungsgruppe um Prof. Olaf Reimer war intensiv in die Vorbereitungen eingebunden und wird das Teleskop in Zukunft für die eigenen Forschungen verwenden. Damit schließt sich auch der Bogen zum Innsbrucker Nobelpreisträger Victor Franz Hess, dessen Entdeckung der Kosmischen Strahlung sich in diesem Jahr zum einhundertsten Mal jährt. Die Bezeichnung H.E.S.S. für die Teleskope in Namibia wurde nicht zuletzt auch zu seinen Ehren gewählt.

Das H.E.S.S.-Observatorium im südlichen Afrika wird seit fast einem Jahrzehnt von einer internationalen Kollaboration betrieben, der mehr als 170 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 32 wissenschaftlichen Institutionen in zwölf Ländern angehören: Namibia, Südafrika, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Österreich, Polen, Tschechien, Schweden, Armenien und Australien. Bisher hat die H.E.S.S.-Kollaboration mehr als 100 Artikel in bedeutenden wissenschaftlichen Zeitschriften, darunter die Top-Journale Nature und Science, veröffentlicht.