Gammastrahlen sind ein wahrer Schatz für die Erforschung des Universums. Sie entstehen bei hochenergetischen kosmischen Prozessen, etwa wenn massereiche Sterne explodieren, Neutronensterne miteinander kollidieren oder Jets um Schwarze Löcher Materie aussenden. „Im Gegensatz zu Elektronen oder Protonen werden Gammastrahlen nicht durch Magnetfelder abgelenkt. Damit verraten sie uns ziemlich genau, in welcher Richtung die Quellen kosmischer Energie zu finden sind“, sagt Prof. Dr. Stefan Funk vom Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP). Treffen Gammastrahlen auf die Erdatmosphäre, erzeugen sie blaues Licht, das für das menschliche Auge zwar unsichtbar ist, von speziellen Sensoren jedoch aufgezeichnet werden kann.
Genau für diesen Zweck werden in den kommenden fünf Jahren in der chilenischen Atacama-Wüste und auf der kanarischen Insel La Palma insgesamt 64 Teleskope errichtet. Zusammen bilden sie das Cherenkov Telescope Array Observatory, kurz: CTAO. Es wird das weltweit größte und genaueste Observatorium für bodengestützte Gammastrahlen-Astronomie sein – zehnmal empfindlicher als bisherige Detektoren. Die unterschiedlich großen Teleskope besitzen insgesamt rund 125.000 ultraschnelle Kamera-Lichtsensoren und überwachen eine Fläche von etwa einer Million Quadratmetern. Die größten Spiegelteleskope haben einen Durchmesser von 23 Metern und sind in der Lage, auch niederenergetische Gammastrahlung zu detektieren.
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 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 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 Heidelberg und für Physik München und 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 Stefan Funk. „Damit sichern sich die deutschen Hochschulgruppen eine starke Position innerhalb des europäischen CTAO-Verbundes.“
Universität Potsdam entwickelt Software zur Beobachtung von transienten Phänomenen
Die Potsdamer Astrophysiker arbeiten an der Entwicklung des CTAO Transients Handlers, einer Software-Komponente, die es Wissenschaftlern ermöglicht, kurzlebige astrophysikalische Phänomene wie Gammastrahlen-Ausbrüche und Neutrino-Ereignisse effektiver zu überwachen und zu analysieren. „Der CTAO Transients Handler ist speziell entwickelt, um sich schnell auf Signale von kosmischen Transienten zu konzentrieren“, sagt Dr. Kathrin Egberts, Projektleiterin für den CTAO Transients Handler. Dazu ist er mit Observatorien weltweit vernetzt, um eine beinahe Echtzeitreaktion auf temporäre Himmelsereignisse zu ermöglichen und dafür zu sorgen, dass diese von den CTAO Teleskopen präzise erfasst werden. Die Fähigkeit, solche Ereignisse schnell und effizient zu verfolgen, ist entscheidend für das Verständnis und die Erforschung von dynamischen Prozessen im Universum.