http://www.faz.net/-gwz-938nm

Observatorium: Pforte zum Kosmos

Pforte zum Kosmos

Von SIBYLLE ANDERL, mit Fotos von THOMAS VUILLAUME

02.11.2017 · In den französischen Alpen steht ein Observatorium, das Licht aus vergangener Zeit einfängt. Es hilft uns, die Entstehung der Sterne und unserer Welt zu verstehen.

D ie Wolken hängen tief über Grenoble an diesem kühlen Herbsttag. Die Gipfel der drei Bergmassive, von denen die größte französische Alpenstadt eingeschlossen ist, verschwinden im Dunst. Im Norden sind es die voralpinen, weitgehend lieblich bewaldeten Kalkfelsen der Chartreuse, die sich an Grenoble anschließen, nordwestlich zieht sich das eindrucksvoll schroffe Vercors-Massiv gen Süden, eines der größten Naturschutzgebiete Frankreichs. Die schönsten Berge aber stehen im Südosten: Dort erscheinen majestätisch die fast 3000 Meter hohen Gipfel der Belledonne als Westausläufer der französischen Alpen. Hinter den meist schneebedeckten Spitzen noch weiter im Süden liegt das Dévoluy-Massiv. Von Grenoble ist man dorthin knapp zwei Stunden mit dem Auto unterwegs. Der dritthöchste Gipfel der Gebirgsregion, der Pic de Bure mit einer Höhe von 2709 Metern, erhebt seine Spitze aus einer besonderen geologischen Formation heraus, dem Plateau de Bure.

Auf dem dritthöchsten Gipfel des Dévoluy-Massivs in den französischen Alpen, dem Pic de Bure, befindet sich das Observatorium auf dem Plateau de Bure.

Das Plateau ist eine Hochebene auf 2550 Metern von erstaunlicher Größe und Flachheit, wie sie in Zentraleuropa sonst schwer zu finden ist. Seit den späten Achtzigern nutzen Astronomen das Plateau, um mit einem Zusammenschluss von ursprünglich sechs Teleskopen, deren Schalen jeweils einen Durchmesser von 15 Metern haben, den Himmel bei Wellenlängen unterhalb von drei Millimetern zu beobachten. Es geht also darum, die elektromagnetische Strahlung aus unendlichen Weiten einzufangen.

Denn das Licht ist die ursprüngliche Eintrittspforte des Menschen zum Kosmos. Galileo Galilei empfing 1610 mit einem der ersten Fernrohre das Licht der Jupitermonde und bestätigte damit das heliozentrische Weltbild des Kopernikus. Joseph von Fraunhofer spaltete 1814 das Licht der Sonne in seine verschiedenen Wellenlängen auf. Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen gelangten durch dieses Lichtspektrum etwa 50 Jahre später zu der Einsicht, dass die von der Erde bekannte Physik und Chemie auch für den Kosmos Gültigkeit hat. 1919 konnte mit Sternenlicht, abgelenkt durch das Gravitationsfeld der Sonne, bestätigt werden, dass Einstein mit der Annahme einer gekrümmten vierdimensionalen Raumzeit Recht hat.

Atemraubend – nicht nur, weil hier oben die Luft so dünn ist.

Unser optisches Fenster ins All haben wir allerdings zunehmend geschlossen: Die Lichtverschmutzung, die den Nachthimmel hell und die Sterne unsichtbar werden lässt, zwingt Astronomen seit mehr als 100 Jahren, mit ihren Beobachtungsstätten vor der Zivilisation zu flüchten.

Gleichzeitig wurden neue Fenster ins Universum erschlossen. Die Astrophysik nutzt elektromagnetische Strahlung aller Wellenlängen, von hochenergetischer Gammastrahlung bis zu kilometerlangen Radiowellen. Optische Teleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop senden uns Bilder, auf denen die warmen und heißen Strukturen des Alls zu sehen sind, deren Temperaturen ausreichen, sie zum Leuchten zu bringen. Weite Bereiche des Kosmos, beispielsweise das Medium zwischen den Sternen oder sehr junge Sterne, sind aber kalt und nur bei längeren Wellenlängen zu sehen, im Infraroten und bei Radiowellenlängen. Und eines der besten Observatorien für die Beobachtung des kalten Universums ist eben hier, in den französischen Alpen.

Betrieben wird das Observatorium vom Institut für Radioastronomie im Millimeterbereich (Iram), das 1979 als deutsch-französisches Projekt gegründet wurde, getragen von der Max-Planck- Gesellschaft und dem Centre national de la recherche scientifique (CNRS). Neben dem Teleskopverbund, der lange als „Plateau de Bure Interferometer“ bezeichnet wurde und heute wegen weiterer Teleskope und technischer Updates „Noema“ heißt, unterhält Iram noch ein großes Einzelteleskop in der spanischen Sierra Nevada, das 30-Meter-Teleskop am Pico del Veleta. Spanien ist der Iram-Kooperation 1990 als kleiner Partner beigetreten.

Gigantisch: Die wahre Dimension der Teleskope erkennt man erst aus der Nähe.

Ihren Hauptsitz haben die Astronomen aber in Grenoble. Dort arbeiten die meisten der etwa 125 Iram-Mitarbeiter. Astronomen, Techniker und Ingenieure bevölkern den zweistöckigen grauen Betonbau, der umrahmt ist von Bäumen und Hecken auf dem weitläufigen Campusgelände der Université Grenoble Alpes. Auf der Straße vor dem Gebäude stehen an diesem Tag große Pfützen. Vor einer halben Stunde hat sich ein massiver Wolkenbruch über die Stadt ergossen. Kein gutes Wetter, um den Himmel zu beobachten. Und kein gutes Wetter für hochalpines Wandern zum schwer zugänglichen Teleskop.

Man werde gerne Zutritt zu den Labors in Grenoble gewähren und Gespräche ermöglichen, hatte es geheißen. Dass ein Aufstieg zum Interferometer möglich sein werde, könne aber keinesfalls versprochen werden, das sei im Herbst ein unsicheres Unternehmen. Keinesfalls dürfe man bei der anspruchsvollen letzten Etappe ein Risiko eingehen.

Die isolierte Lage des Plateau de Bures bereitete Iram in den vergangenen Jahrzehnten einige Sorgen. Seit Anfang der achtziger Jahre wurde aus dem Dorf Saint Étienne-en-Dévoluy eine Seilbahn zum Plateau betrieben, die im Juli 1999 durch ein schreckliches Unglück in tragischer Weise bekannt wurde, als eine Kabine mit 20 Insassen ins Tal stürzte. Keiner der Arbeiter und Iram-Beschäftigten überlebte. Daraufhin stellte Iram den Transport zum Plateau auf Hubschrauber um. Doch nur wenige Monate nach dem Seilbahnunfall gab es einen Absturz mit fünf Toten. Den Angestellten blieb seitdem freigestellt, ob sie die Hochebene zu Fuß oder mit dem Hubschrauber erreichen wollten.

Den Sternen ganz nah: Der Teleskopverbund auf dem Plateau de Bure in 2550 Meter Höhe eröffnet ein Fenster ins All. Der Weg dorthin aber ist steil, steinig und gefährlich.
Die Astrophysik nutzt elektromagnetische Strahlung aller Wellenlängen, von hochenergetischer Gammastrahlung bis zu kilometerlangen Radiowellen. Radioteleskope zeigen uns die kalten Strukturen des Alls wie dichte Molekülwolke und sehr junge Sterne.

Im Oktober 2015 wagte Iram einen Neuanfang und eröffnete am Ort der alten Seilbahn eine neue. Mit der 4040 Meter langen Bahn wurde unter anderem das Material zum Aufbau neuer Teleskope transportiert. Noema soll bis 2019 von sechs auf zwölf Teleskope erweitert werden. Der Hubschrauberbetrieb wurde daraufhin bis auf gelegentliche Ausnahmen eingestellt. Vor einem knappen Jahr gab es aber einen abermaligen Zwischenfall. Der Betrieb musste wieder für längere Zeit unterbrochen werden. Das ist der Grund, warum der Besuch des Plateaus so schwierig ist, warum wir nun schon seit einer Woche gebannt die Wetteraussichten verfolgen.

Direktor des Iram ist der deutsche Astronom Karl Schuster. Er leitet das Institut, dem er seit 1993 angehört, seit vier Jahren. Zu Beginn des Beobachtungsbetriebs drehten sich die meisten Projekte um kalte Molekülwolken und die darin ablaufende Entstehung junger Sterne, die sich durch mächtige Masseausflüsse bemerkbar machen und damit die Wolken aufwirbeln. Anfang der neunziger Jahre, so berichtet er, kam ein weiteres wissenschaftliches Kernthema dazu: die protoplanetaren Scheiben, abgeflachte Strukturen aus Staub und Gas, die um junge Sterne rotieren und aus denen später Planetensysteme wie das unsere entstehen können. „Das Plateau de Bure Interferometer lieferte die erste wirklich glaubhafte Kartografierung einer um einen Stern rotierenden protoplanetaren Scheibe“, sagt Schuster.

Ein anderes Beobachtungs-Highlight ebnete dann den Weg zu einem Forschungsfeld, das nach Angaben Schusters inzwischen fast die Hälfte der eingehenden Beobachtungsanträge ausmacht: die hochrotverschobene Astronomie. Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit schauen wir immer in die Vergangenheit unseres sich ausdehnenden Universums. Die Ausdehnung des Raums dehnt gleichzeitig das Licht, das uns aus den Tiefen des Alls erreicht, und verschiebt es zu längeren Wellenlängen. Die Iram-Observatorien haben die erste hochrotverschobene Spektrallinie des Kohlenstoffmonoxids gemessen und damit Forschung in Gang gesetzt, die sich mit der Beschaffenheit unseres Universums in dessen frühester Entwicklungsphase beschäftigt.

Das Noema-Interferometer wird gerade von ursprünglich sechs auf zwölf Teleskope aufgerüstet.

Noema wird fortlaufend technisch modernisiert. Zur Zeit pausiert der Beobachtungsbetrieb, damit ein neuer Korrelator eingebaut werden kann, das Herzstück des Teleskoparrays, das die Signale der Einzelteleskope orchestriert. Die Idee eines Interferometers ist die virtuelle Simulation eines großen Teleskops aus vielen kleinen Teleskopen. Der Durchmesser des simulierten großen Teleskops entspricht dabei dem größten Abstand der beteiligten Einzelteleskope. Da das Auflösungsvermögen eines Teleskops durch dessen Durchmesser bestimmt ist, liefern Interferometer eine Möglichkeit, hochauflösende Beobachtungen mit Teleskopen vorzunehmen, die selbst einen kleineren Durchmesser haben. Je mehr Teleskope in einem Interferometer vernetzt sind, desto besser ist die Bildqualität und die Empfindlichkeit in Bezug auf schwache Lichtquellen. Je größer der maximale Abstand zwischen den Teleskopen, die Baseline, desto mehr Details werden am Himmel sichtbar. Das Noema-Interferometer wird gerade aufgerüstet auf zwölf Teleskope mit vergrößerten Baselines von bis zu knapp zwei Kilometern. Damit wäre Noema in Bezug auf sein Beobachtungspotential nicht mehr weit von seiner chilenischen Schwester Alma entfernt, dem aus 66 Teleskopen bestehenden größten Interferometer, das seit 2011 den Südsternhimmel untersucht.

Cinthya Herrera Contreras, eine chilenische Astronomin, Post-Doktorandin am Iram, verbringt etwa zehn Mal pro Jahr jeweils eine Woche als „astronomer on duty“ auf dem Plateau. „Als ich das erste Mal hochfuhr, war es wie ein Traum“, sagt sie. „Als Astronom will man natürlich die Teleskope auch sehen. Und es ist wunderschön dort oben, sehr ruhig.“ Gleichzeitig seien die Schichten anstrengend, auch weil sie Schwierigkeiten habe, auf 2550 Metern erholsamen Schlaf zu finden. „Man fühlt seinen eigenen Herzschlag.“ Manchmal, wenn sie nachts nicht schlafen kann, bewundert sie den Sternhimmel, der sich in der Dunkelheit der Alpen in strahlender Schönheit über dem Plateau zeigt.

„Als ich das erste Mal hochfuhr, war es wie ein Traum“, sagt Cinthya Herrera Contreras, eine chilenische Astronomin und Post-Doktorandin am Iram.

Endlich hat sich das Wetter aufgehellt. Die Nacht auf Freitag ist klar. Wir starten um sechs Uhr in Grenoble und fahren mit dem Auto zur Skistation Superdévoluy. Als wir dort gegen acht Uhr ankommen, ist der Himmel nur von lockeren Wolkenstreifen bedeckt. Der Bergführer, ein drahtiger Mann mit stechend blauen Augen im wettergegerbten Gesicht, und die weiteren Wanderer unserer Gruppe warten schon. Zunächst steigen wir in einen Bus mit Allradantrieb, mit dem wir so weit fahren, wie es der steile, steinige Weg erlaubt. Schließlich erreichen wir den Beginn des letzten Aufstiegs, vorbei am „Fenster“, einem runden Loch im Felsen. Wanderschuhe sind Pflicht, außerdem bekommen wir Helme, die Strecke ist bekannt für Steinschläge und im Winter für Lawinen.

Wir klettern langsam den Weg hinauf, den der Bergführer mit Seilen gesichert hat. Die Luft ist dünn, auf dem losen Geröll muss man konzentriert gehen. Nach einer Viertelstunde haben wir das steile Stück geschafft. Auf dem Kamm öffnet sich vor uns das Hochplateau und nach wenigen Minuten sehen wir sie: Die inzwischen neun Teleskope des Noema-Interferometers blitzen im diffusen Licht. Ein überwältigender Anblick, der sich verstärkt, als wir näherkommen und die Dimensionen der riesigen Teleskopschalen besser einordnen können.

Die isolierte Lage der Teleskope ist der Grund, warum ein Besuch des Observatoriums so schwierig ist.

Bertrand Gautier, der Stationsmanager, kommt uns entgegen. Seit 15 Jahren betreut er die Teleskope. Er erzählt von den laufenden Tests am neuen Korrelator, zu denen er dann auch schnell wieder hin muss. Wir betreten den Gebäudekomplex, den Ess- und Aufenthaltsraum, in dem sich alle Mitarbeiter mittags und abends zu gemeinsamen Mahlzeiten treffen. Zwischen fünf und 30 Personen arbeiten auf dem Plateau. Es gibt mindestens zwei Operateure, einen Techniker, einen Elektriker, einen Astronomen sowie den Koch und die Krankenschwester. Aus der Küche, die vom Essensraum abzweigt, strömt der Duft von Schokoladenkuchen. Der Koch ist bei den Iram-Mitarbeitern höchst beliebt, denn er kommt aus dem Pâtisserie-Gewerbe.

Wir gehen durch einen Tunnel in den Kontrollraum des Observatoriums. Auf Bildschirmen werden die laufenden Beobachtungen kontrolliert und gesteuert. Im Hintergrund sind entspannende Sphärenklänge zu hören. Patrick Chaudet ist heute Operateur. Er ist für die Musik verantwortlich. Jeder Operateur hat so seine eigenen Vorlieben. Seit mehr als 30 Jahren arbeitet Chaudet auf dem Plateau, alle drei Wochen eine Woche lang in Zwölf-Stunden-Schichten, dann hat er zwei Wochen Freizeit im Tal. Angefangen hat er als Elektriker, mittlerweile kennt er das Plateau so gut, dass er den Himmel lesen kann wie andere die Wettervorhersage. Für die Entscheidung, was zu beobachten ist, ob lange Beobachtungsprogramme gestartet werden können oder nicht, muss der Operateur die Bedingungen einschätzen können. Das Wetter sei extremer geworden hier oben, sagt er, die Sommer seien wärmer, und die Windrichtung habe auch gedreht. Im vergangenen Jahr habe es beispielsweise einen Sturm mit Spitzengeschwindigkeiten von 220 Kilometern in der Stunde gegeben.

Im Kontrollraum des Observatoriums werden auf Bildschirmen die laufenden Beobachtungen kontrolliert und gesteuert.

Vom Kontrollraum gelangen wir in die große Montagehalle. Hier wartet der Torso des zehnten Teleskops auf seine Fertigstellung. Die Aufmerksamkeit liegt aber nicht auf dem nächsten Teleskop des Arrays, sondern auf dem neuen Korrelator, dessen erste Hälfte – ein mannshoher Schrank mit elektronischen Steckelementen – schon in einem an die Montagehalle anschließenden Raum installiert und getestet wird. Entwickelt wurde der Korrelator in Grenoble. Es sei ein Vorteil der Organisationsstruktur, dass die wichtigste Expertise im Haus vorhanden sei und Neuentwicklungen schnell umgesetzt werden könnten, hatte Iram-Direktor Karl Schuster über die Labors und Werkstätten in Grenoble gesagt.

Der Blick aus dem Innern eines Teleskops
In der großen Montagehalle wartet der Torso des zehnten Teleskops auf seine Fertigstellung.

Wir treten wieder hinaus auf die viele hundert Meter langen Schienen, auf denen sich die 125 Tonnen schweren Antennen in verschiedene Konfigurationen bewegen lassen. Bertrand Gautier, der Stationsmanager, ermöglicht uns einen Blick ins Innere. In einer winzigen Kammer im Fuß des Teleskops findet sich die Elektronik, mit der es bewegt wird. Ein kleiner Raum im oberen Teil enthält die Beobachtungsinstrumente, die einfallende Strahlung registrieren und aufzeichnen. Eigentlich ist es gar nicht nötig, dass jemand an Ort und Stelle ist. Nur wenn es Schwierigkeiten gibt oder Instrumente neu eingestellt werden, müssen die Techniker in die kleine Kabine klettern, die mit Hightech ausgestattet ist.

Viele Iram-Mitarbeiter sind an diesem Tag wegen der Korrelatortests am Observatorium. Hatte Patrick Chaudet, der bärtige Operateur, schon vor 30 Jahren gedacht, dass er so lange auf dem Plateau arbeiten würde? Er bleibe nur so lange, wie es für ihn noch so atemraubend sei, wenn er auf das Plateau kommt, sagt er. Bisher habe das Teleskoparray ihn noch nie enttäuscht. Damit spricht er vielen Kollegen aus dem Herzen. Die Eintrittspforte des Menschen in den Kosmos – sie ist so faszinierend wie schon seit Jahrtausenden der Blick in den Sternhimmel.

Quelle: F.A.Z.

Veröffentlicht: 03.11.2017 11:02 Uhr