Der Nobelpreisträger für Physik Takaaki Kajita ist zuversichtlich, dass die vier neuen Teleskope auf La Palma nicht nur dazu beitragen werden, offene Fragen zu den energiereichsten Phänomenen des Kosmos zu beantworten, sondern auch die Entdeckung einiger Phänomene ermöglichen werden, die sich Wissenschaftler «noch gar nicht vorstellen können».
Kajita hat bei einer Informationsveranstaltung zur Erläuterung der Tragweite dieser neuen Instrumente auf La Palma die Möglichkeit, neue Beobachtungsmöglichkeiten zu erschließen, als eine seiner wichtigsten Erwartungen an die Large-Sized Telescopes (LST) bezeichnet, die am Donnerstag im Observatorium Roque de los Muchachos eingeweiht wurden und Teil des künftigen Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) sein werden.
Der japanische Physiker, der 2015 für die Entdeckung der Neutrinooszillationen mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, hat in seinem Vortrag den Schwerpunkt auf die sogenannte Multimessenger-Astronomie gelegt, die ein und dasselbe kosmische Ereignis untersucht, indem sie Informationen aus verschiedenen Signalen wie Gammastrahlen, Neutrinos und Gravitationswellen kombiniert.
La Palma: Kombinierte Signale liefern umfassenderes Bild
«Jeder Bote erzählt uns etwas anderes über das Universum», fasste Kajita zusammen, der als Beispiel die Verschmelzung zweier Neutronensterne anführte, bei der Gravitationswellen und verschiedene Arten von Strahlung entstehen können.
Durch die Kombination dieser Beobachtungen, so erklärte er, lasse sich ein viel umfassenderes Bild des Phänomens gewinnen, als es jede einzelne davon für sich allein bieten würde.
LST-Teleskope reagieren binnen zwanzig Sekunden auf Alarme
Die LST sind genau dafür konzipiert, schnell auf vorübergehende Phänomene zu reagieren: Trotz ihrer Höhe von 45 Metern und ihres Gewichts von rund 100 Tonnen können sie sich innerhalb von etwa zwanzig Sekunden auf jeden beliebigen Punkt am Himmel ausrichten. Jedes verfügt über einen Reflektor mit einem Durchmesser von 23 Metern.
Auf diese Weise kann ein Alarm von Gravitationswellendetektoren wie LIGO, Virgo oder KAGRA oder von Neutrino-Observatorien eine sofortige Suche nach einem möglichen zugehörigen Gammastrahlungssignal auslösen.
Kajita hat dargelegt, dass diese Kommunikation auch in die umgekehrte Richtung funktionieren muss: Wenn die LSTs eine vorübergehende Gammastrahlenquelle entdecken, können andere Observatorien ihre Instrumente auf denselben Punkt ausrichten, um sie mithilfe von sichtbarem Licht, Radiowellen oder anderen Arten von Strahlung zu untersuchen.
«Jedes Mal, wenn wir ein neues Fenster zum Universum geöffnet haben, haben wir Phänomene entdeckt, mit denen wir nicht gerechnet hatten», erklärte der Nobelpreisträger, für den diese Möglichkeit eines der größten Versprechen des neuen Observatoriums darstellt.
Dunkle Materie rückt neben Schwarzen Löchern ins Visier
Der Forscher Masahiro Teshima, wissenschaftlicher Leiter der LST-Kollaboration, hat zudem das Potenzial dieser Instrumente für die Erforschung supermassiver Schwarzer Löcher, Supernova-Überreste und anderer Objekte hervorgehoben, die Teilchen auf extreme Energien beschleunigen können.
Ein weiteres wichtiges Ziel wird es sein, nach möglichen Anzeichen für Dunkle Materie zu suchen, deren Natur nach wie vor unbekannt ist.
Teshima erklärte, dass eine der untersuchten Hypothesen besagt, dass bestimmte Teilchen der Dunklen Materie sich gegenseitig vernichten und dabei Gammastrahlen erzeugen könnten, weshalb Regionen, in denen eine hohe Konzentration dieser Materie erwartet wird, wie beispielsweise das Zentrum der Milchstraße, besonders interessante Untersuchungsziele darstellen.
CTAO soll Tausende Gammastrahlenquellen untersuchen
Der Generaldirektor des CTAO, Stuart McMuldroch, hat seinerseits den großen Fortschritt hervorgehoben, den der Übergang von den derzeit bekannten Hunderten von Gammastrahlenquellen hin zur Untersuchung von potenziell Tausenden von ihnen bedeuten wird, wodurch sich physikalische Modelle genauer überprüfen lassen.
Seiner Ansicht nach könnte diese gesteigerte Empfindlichkeit zu einem Szenario führen, das mit anderen Epochen in der Geschichte der Physik vergleichbar ist, in denen neue Beobachtungen eine Überarbeitung von Theorien erzwangen, die als gefestigt galten.
«Wir wissen nicht, was Dunkle Materie ist», erinnerte McMuldroch, der die Ansicht vertrat, dass gerade die Möglichkeit, das Universum auf eine bisher unzugängliche Weise zu beobachten, es ermöglichen könnte, unerwartete Phänomene zu entdecken, so sein Fazit.
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