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Astrophysiker aus ganz Europa bündeln Talente für die Entwicklung von Hightech-Tools zur Erforschung des Universums

Ein Konsortium aus 16 Ländern entwickelte im Rahmen des EU-Projekts AHEAD Technologien und Forschungsinfrastrukturen für die Hochenergie-Astrophysik.

Weltraum

Wissenschaftler von 26 Organisationen und Unternehmen in 16 europäischen Ländern bündelten ihre Talente für die Entwicklung bahnbrechender Technologie und Forschungsinfrastrukturen, um mehr über das Universum zu erfahren. Das AHEAD-Team trug dazu bei, Europa auf Mission Athena vorzubereiten. Das massive Röntgen-Weltraumteleskop soll 2030 von der Europäischen Weltraumorganisation gestartet werden. Röntgenstrahlen sind von wesentlicher Bedeutung, um das Universum zu verstehen, da 50 % der darin enthaltenen gewöhnlichen Materie nicht Sterne oder Galaxien bilden, wie wir sie sehen, sondern vielmehr mehrere Millionen Grad heißes Gas. Das Gas durchdringt das Universum in einer Struktur, die einem Spinnennetz gleicht und ermöglicht so das Entstehen von Galaxien. Bei so hohen Temperaturen sei dieses Gas nur durch Röntgenstrahlen zu sehen, sagt Professor Luigi Piro, Forschungsleiter am Istituto Nazionale di Astrofisica in Rom, welches das Projekt koordinierte. „Technologie und Infrastrukturen auf diesem Gebiet werden immer komplexer und teurer, vor allem aufgrund der Erfordernis, immer ambitioniertere Leistungsziele zu erfüllen“, sagt Prof. Piro. „Solche Erfordernisse lassen sich nicht realistisch von einer einzigen Nation angehen.“ Die Entwickler aus kleinen wie großen EU-Ländern nutzten ihre Ressourcen und Fachkenntnisse gemeinsam, um in Schwerpunktbereichen der Astrophysik bessere Technologien zu entwickeln. Es wurde an der Röntgenoptik, an der Hintergrundkontrolle aufgrund hochenergetischer Teilchen in der Umlaufbahn und an der Entwicklung einer neuen Generation kryogener Röntgensensoren gearbeitet, welche die Energie von Photonen messen. „Unsere Ergebnisse haben zu einer so starken Verbesserung der Technologien geführt, dass die meisten der von AHEAD geleiteten Studien jetzt in die Konstruktion der Instrumente für Athena integriert werden“, sagt Prof. Piro. Rätsel des Universums Athena wird mit einem großen Röntgenteleskop und Instrumenten ausgestattet, die Wissenschaftlern die Beobachtung der schwächsten und am weitesten entfernten Röntgenquellen im Universum ermöglichen. „Sie wird neuartige Instrumente und Spiegel tragen, um grundlegende Fragen der Astrophysik und Kosmologie zu lösen, beispielsweise: Wie setzte sich gewöhnliche Materie in die umfangreiche Struktur, die wir heute sehen, zusammen und wie wachsen Schwarze Löcher und formen diese das Universum?“, erklärt Prof. Piro. Das Konsortium von AHEAD führte zudem eine Pilotuntersuchung durch, um herauszufinden, ob die von den Mitgliedsorganisationen verwendeten Technologien auf anderen Gebieten als in der Astrophysik-Forschung angewandt werden könnten. Ein kryogener Röntgen-Mikrokalorimeter-Detektor in einem teilcheninduzierten Röntgenstrahlenemissionssystem wurde für die nichtinvasive Analyse von Gegenständen in den Bereichen Biologie, Kunst und Archäologie sowie für hochempfindliche Umweltmessungen als geeignet ermittelt. Doch die AHEAD-Partner freut vermutlich am meisten die Art und Weise der Forscherausbildung, bei der die Einrichtungen für eine weiter gefasste Gemeinde, einschließlich KMUs, geöffnet und die Arbeit durch Workshops und Bildungsmaterial vermittelt wurden. Ein Video, das in mehr als ein Dutzend Sprachen übersetzt wurde, erreichte ein Publikum von zehn Millionen Menschen. „Manchmal ist der Bereich kosmischer, hochenergetischer Phänomene weit von dem Bild eines ruhigen, unveränderlichen Kosmos entfernt, das wir bei Betrachtung des Sternenhimmels erleben“, sagt Prof. Piro. „Manche Menschen können sich kaum vorstellen, dass die Animationen, die sie in unseren Videos und Planetarium-Shows sehen, reale Phänomene darstellen. Indem wir ihre Vorstellungskraft ansprechen, hoffen wir, junge Wissenschaftler für das Wissen um die Hochenergie-Astrophysik zu interessieren.“

Schlüsselbegriffe

AHEAD, Hochenergie-Astrophysik, Athena, Röntgenstrahlen, kryogene Röntgensensoren, Photonen, Röntgenteleskop, Schwarze Löcher, kryogener Mikrokalorimeter-Detektor

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