Gute Nachrichten für die Gammastrahlenastronomie

Die Europäische Kommission hat das Europäische Forschungsinfrastruktur-Konsortium (ERIC) für das externe Seite Cherenkov Telescope Array (CTAO) gegründet. Das CTAO ERIC wurde von 11 Ländern, darunter die Schweiz, und der Europäischen Südsternwarte (ESO) unterstützt. Das CTAO wird das größte und leistungsstärkste Gammastrahlen-Observatorium der Welt sein und das einzige, das dank Teleskopanordnungen in beiden Hemisphären, den gesamten Himmel von der Erde aus abdeckt.

Das ERIC ist eine spezielle Rechtsform im Rahmen des EU-Rechts, die die Gründung und den Betrieb von Forschungsinfrastrukturen von europäischem Interesse erleichtert; für die Gründung eines neuen ERIC ist eine Entscheidung der Europäischen Kommission erforderlich. Im Falle des CTAO bietet das ERIC einen formalen Rahmen für die Annahme und den Betrieb der derzeitigen Teleskop-Prototypen und unterstützt gleichzeitig den sofortigen Baubeginn von mehr als 60 Teleskopen an beiden Teleskopstandorten. Am Standort CTAO-Nord auf der spanischen Insel La Palma wird derzeit der Prototyp des Large-Sized Telescope (LST-1) in Betrieb genommen; drei weitere LSTs und ein Medium-Sized Telescope (MST) sollen in den nächsten Jahren gebaut werden, um bis 2028 den Betrieb des Intermediate Array aufzunehmen. Am Standort CTAO-South in der chilenischen Atacama-Wüste sollen innerhalb eines Jahres die ersten fünf Small-Sized Telescopes (SSTs) und zwei MSTs gebaut werden. Diese Untergruppen des endgültigen Arrays werden bereits empfindlicher sein als alle bestehenden Instrumente, so dass die frühen wissenschaftlichen Arbeiten des Observatoriums in greifbare Nähe rücken.

Die ETH wird ein Datenzentrum für das CTAO am externe Seite CSCS Swiss National Supercomputing Centre der ETH Lugano beherbergen. Die Beteiligung von Schweizer Institutionen – darunter auch die Universität Zürich und die Universität Genf – am CTAO ERIC wird vom Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) unterstützt.

An der ETH Zürich untersuchen Forschende des Departements Physik seit über zwei Jahrzehnten mit Cherenkov-Teleskopen die energiereichsten Phänomene am Himmel. Die Gruppen der Professoren Felicitas Pauss und Adrian Biland waren beide Teil der MAGIC-Kollaboration, die als eine der ersten den Nachweis erbrachte, dass «der Hochenergiehimmel weitaus vielfältiger ist, als man erwartet hatte», erinnert sich Biland. Dieser Nachweis motivierte die Gemeinschaft, bereits 2006 mit der Planung von Teleskopen der neuen Generation zu beginnen. Biland war Mitglied der internationalen Studiengruppe, die zunächst die Anforderungen für ein neues Cherenkov-Teleskop-Array festlegte, einschliesslich der Anzahl und Grösse der Teleskope, der Anordnung der nördlichen und südlichen Standorte und der Details der Teleskopkonstruktion. In diesen frühen Planungsjahren wurden an Schweizer Institutionen beträchtliche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt: Die Gruppe von Biland hat zum Beispiel erfolgreich einen Prototyp für den Einsatz von Festkörper-Photosensoren entwickelt.

Für Forscher wie Biland eröffnet die Ankündigung von letzter Woche ein völlig neues Kapitel wissenschaftlicher Entdeckungen. «Mit den derzeitigen Instrumenten haben wir eine unerwartete Vielfalt an kosmischen Teilchenbeschleunigern gefunden. Mit der erheblich verbesserten Empfindlichkeit des CTAO wird die grösste Überraschung darin bestehen, dass es keine weiteren Überraschungen geben wird», sagt Biland. In der Tat wird das CTAO eine unvergleichliche Genauigkeit erreichen und einen breiten Energiebereich abdecken – zwei Eigenschaften, die den Forschern helfen werden, viele Rätsel der Astrophysik zu lösen. Zu den Themen, die dank des neuen Observatoriums untersucht werden sollen, gehören der Ursprung und die Rolle relativistischer kosmischer Teilchen, die Physik extremer Umgebungen wie schwarzer Löcher und Neutronensterne sowie die Suche nach Abweichungen von Einsteins Relativitätstheorie.