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Eine künstlerische Darstellung des US-ELTP Thirty Meter Telescope (TMT) (links) und des Giant Magellan Telescope (GMT) (rechts) mit ihren eingeschalteten Laser Guide Stars (LSG) (Bildnachweis: US-ELTP (TIO/NOIRLab/GMTO))

In der US-amerikanischen Astronomiegemeinschaft gibt es derzeit einige Spannungen, die, was vielleicht nicht überrascht, mit Teleskopen zu tun haben – und zwar mit extrem großen Teleskopen. Hier ist, was los ist.

Die National Science Foundation (NSF), eine öffentliche Finanzierungsquelle, auf die zwei leistungsstarke Observatorien der nächsten Generation angewiesen sind, sieht sich dem Druck ausgesetzt, nur ein Teleskop voranzutreiben. Denn letzten Monat empfahl das National Science Board – im Grunde ein Beratungsausschuss für die NSF -, das Budget für das Riesenteleskop auf 1,6 Milliarden Dollar zu begrenzen. Das ist zwar eine Menge Geld, aber für beides reicht es nicht aus. Das Gremium sagt sogar, dass die NSF nur bis Mai dieses Jahres Zeit hat, um zu entscheiden, welches Teleskop den Zuschlag erhält.

Doch beide Teleskope befinden sich bereits mitten im Bau, beide sind gleich wichtig und beide sollen tatsächlich zusammenarbeiten, um einen großen Traum der Astronomen zu erfüllen. Aufgrund ihrer enormen Ausmaße sollen sie sogar das 10 Milliarden Dollar teure James Webb Space Telescope (JWST) der NASA in vielerlei Hinsicht übertreffen. Das ist der goldglänzende, silbrig abgeschirmte Wegbereiter, der gerade eine Million Meilen von der Erde entfernt ist und so schnell Perlen im Weltraum findet, dass wir Dinge sehen können, die sich die Menschheit früher nicht vorstellen konnte. Stellen Sie sich etwas Besseres vor.

„Meines Wissens hat keines der beiden Teleskope heute einen Weg nach vorne ohne die Investition der NSF“, sagte John O’Meara, leitender Wissenschaftler am Keck-Observatorium, gegenüber kosmischeweiten.de. „Ich habe in anderen Interviews gesagt, dass ‚eine große Vision ein großes Budget vorantreiben sollte, nicht umgekehrt‘, und ich glaube das hier.“

Eines der großen Teleskope ist das Giant Magellan Telescope (GMT). Es entsteht gerade in den Wüsten Chiles, während Sie dies lesen, und soll insgesamt etwa 2,54 Milliarden Dollar kosten. Das andere Projekt ist das Dreißig-Meter-Teleskop (TMT). Dessen Standort ist etwas umstrittener. Es soll einen Berg auf Hawaii namens Mauna Kea schmücken, aber die Einheimischen haben gegen diese Entscheidung protestiert, weil dieser atemberaubende Vulkangipfel mit seiner geringen Luftfeuchtigkeit und den sanften Winden (perfekte Bedingungen für die Astronomie) in der hawaiianischen Kultur eine große Bedeutung hat. Die Lage ist angespannt, denn in der Gegend gibt es bereits 13 andere Teleskope, und einige Einheimische sind der Meinung, dass die Anlagen die natürliche Umwelt beeinträchtigen. Was die Kosten anbelangt, so ist der veranschlagte Betrag in etwa gleich hoch wie der für das GMT.

„Sie sind teuer“, sagte Eric Isaacs, der Präsident der Carnegie Institution for Science, die einen beträchtlichen Teil der privaten Finanzierung für das GMT bereitgestellt hat, gegenüber kosmischeweiten.de „Nicht so sehr, dass die NSF es nicht machen könnte – aber sie müssten Dinge verschieben und entscheiden, dass das eine Priorität ist.“

Eine künstlerische Illustration des Dreißig-Meter-Teleskops auf dem Vulkangipfel des Maunakea auf Hawaii. (Bildnachweis: Dreißig-Meter-Teleskop)

Bis jetzt scheinen beide Teleskop-Crews hoffnungsvoll zu bleiben und auf eine Entscheidung zu warten.

„Unser internationales Konsortium ist fest entschlossen, das 2,54 Milliarden Dollar teure Giant Magellan Telescope erfolgreich fertigzustellen“, so das GMT-Team gegenüber kosmischeweiten.de.

„Wir haben die Empfehlung des NSB an die NSF mit großem Interesse gelesen und sind bestrebt, mit der NSF zusammenzuarbeiten, um die Führungsrolle der USA in der Astronomie für die nächste Generation von Astronomen auszubauen“, sagte ein Sprecher des TMT gegenüber kosmischeweiten.de.

Isaacs räumt ein, dass aufgrund der Ankündigung von 1,6 Milliarden Dollar ein gewisser natürlicher Wettbewerb herrscht, betont aber, dass die Teams insgesamt geschlossen auftreten. „Wir halten zusammen“, sagte er. „Wir hatten gehofft, dass die NSF zu diesem Zeitpunkt mit irgendetwas aufwarten würde, und sie wachen jetzt wirklich auf.“

Teleskop-Freunde

Es gibt einen wichtigen Grund, warum diese Teleskope als Gefährten gedacht sind. Jedes kann die fehlenden Teile des anderen finden; zusammen können sie ein Bild des Universums in seiner großen Gesamtheit zeichnen.

Das GMT wird für die südliche Hemisphäre zuständig sein, das TMT für die nördliche Hemisphäre. Beide haben auch ergänzende Fachkenntnisse. Für einige Dinge, die das TMT kann, ist das GMT nicht so gut ausgebildet. Aber das GMT kann dort weitermachen, wo das TMT in anderen Bereichen aufhört. Tag-Team-Schwingungen. Auf diese Weise sollen die Teleskope, während sie sich an den Händen halten und durch den Kosmos spazieren, in der Lage sein, Wissenschaft zu betreiben, mit der unsere derzeitigen Roboteraugen am Himmel einfach nicht konkurrieren können. Sie fragen sich, wie ein bodengebundenes Teleskop Dinge sehen kann, die das weltraumgestützte JWST nicht sehen kann? Die schnelle Antwort ist, dass ein Teleskop auf unserem Planeten größer sein kann als eines im Weltraum. Zumindest im Moment.

Die sich überschneidenden Beobachtungsbereiche des US-ELTP bieten den US-Astronomen ungehinderten Zugang zum gesamten Himmel vom Giant Magellan Telescope auf der Südhalbkugel und dem Thirty Meter Telescope auf der Nordhalbkugel. Die Zeitzonentrennung zwischen den Standorten würde die Möglichkeiten des Systems für die Astrophysik im Zeitbereich verbessern. (Bildnachweis: US-ELTP (TIO/NOIRLab/GMTO))

Der TMT, bei dem gerade das 100. seiner insgesamt 492 Spiegelsegmente poliert wurde, soll einen Hauptspiegel mit einem Durchmesser von (natürlich) 30 Metern haben. Der GMT wird sieben 8,4 m (27,6 Fuß) breite Spiegelsegmente haben, die in einem Muster angeordnet sind, das einem sechsblättrigen Gänseblümchen ähnelt und eine einzige 25,4 m (83,3 Fuß) breite Lichtsammelfläche bilden. Je größer der Spiegel, desto mehr Licht kann man einfangen. Je mehr Licht Sie bekommen, desto tiefer können Sie sehen und desto schwächere Objekte können Sie erkennen.

„TMT wird Bilder liefern, die mehr als 12 Mal schärfer sind als die des Hubble-Weltraumteleskops und mehr als vier Mal schärfer als die des JWST“, so das TMT-Team in einer Mitteilung.

„Das sind die Instrumente für die nächsten Jahrzehnte“, sagte Isaacs.

(Bildnachweis: GMTO Collaboration)

Plus, beide bodengestützten Observatorien können im Laufe der Zeit angepasst werden, da sie sich physisch auf unserem Planeten befinden. Eine Gruppe von Astronauten kann nicht einfach eine Million Meilen zum Lagrange-Punkt 2 reisen, wo sich das JWST befindet, um an der Maschine herumzubasteln. Das Hubble-Weltraumteleskop konnte damals gewartet werden, weil es sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn befand – aber selbst das war eine Leistung, die Jahrzehnte später gefeiert werden musste.

Warum die US-Regierung ein Interesse an den Sternen hat

Es ist faszinierend, wie die Empfehlung des Wissenschaftsrates Wellen bis in die Politik geschlagen hat und es geschafft hat, Schlagzeilen über den heiklen Status des Landes als Führer zwischen den Sternen zu machen.

Die Besorgnis rührt daher, dass diese Teleskope einen bedeutenden Fortschritt für die US-Astronomie und die US-Astronomen darstellen sollen.

Das Riesenteleskop-Projekt der Europäischen Südsternwarte (mit dem unironischen Namen Extremely Large Telescope) nähert sich bereits seiner Vollendung; auch China hat Pläne für seine eigene riesige Brücke zu den Sternen.

„Aus unserer Sicht ist das Wichtigste, dass wir wenigstens eines bauen“, sagte Isaacs. „Wenn wir das nicht tun, sind wir raus aus dem Spiel, und China und die EU werden weitermachen. Aber wir wollen uns auf jeden Fall für zwei einsetzen, weil wir glauben, dass wir damit eine Führungsposition einnehmen.“

Kurz nachdem der Ausschuss seine Empfehlung von 1,6 Milliarden Dollar vorgelegt hatte, veröffentlichte der Kongress seinen Gesetzentwurf zur Finanzierung des Haushaltsjahres 2024. In diesem Gesetzentwurf heißt es, dass der Kongress das USELT-Programm (U.S. Extremely Large Telescope) mit zwei Observatorien ausstatten möchte, wobei die Höhe der Finanzierung nicht angegeben wird. Interessanterweise wird erwähnt, dass die NSF insgesamt 9,06 Milliarden Dollar zur Verfügung haben wird. Dennoch bleibt die Zahl des NSB die einzige, mit der sich die Wissenschaftler bisher für das Teleskopprogramm auseinandersetzen müssen.

„Ich denke, diese Zahl sendet eine Botschaft“, sagte Isaacs. „Ich meine, wir haben ungefähr ein Drittel von dem, was wir brauchen, aber wir können es nicht bauen, wenn wir nicht die NSF einbeziehen, weil es einfach schwer sein wird, diese Art von Geld aufzubringen, selbst von wohlhabenden Privatpersonen. Genauso verhält es sich mit dem TMT.“

(Bildnachweis: GMTO Collaboration)

Allerdings sollte man auch bedenken, so Isaacs, dass 1,6 Milliarden Dollar nicht gerade aus heiterem Himmel kommen. „Das war keine magische Zahl“, sagte er. „Das war die Zahl, die ursprünglich im Astro 2020-Bericht stand.“

Was uns zur nächsten Ebene der Komplexität in dieser Situation bringt.

Kurz gesagt, Astro2020 ist ein sehr detaillierter Überblick darüber, welche Prioritäten die Nation in den 2020er Jahren in den Bereichen Astronomie und Astrophysik setzen sollte. Aus diesem Grund wird er auch als Decadal Survey bezeichnet. Er wurde von den Nationalen Akademien für Wissenschaft, Technik und Medizin verfasst – aber am wichtigsten für dieses kleine Astronomiedrama ist, dass Astro2020 ausdrücklich für mindestens ein extrem großes Teleskop plädiert, und „idealerweise“ für zwei: Das GMT und das TMT.

„Der Astro2020-Bericht ist nicht nur ein Vorschlag“, sagte Isaacs. „Es ist eine sehr deutliche Aussage.“

„Der Dekadenbericht enthält eine kühne Vision für die Instrumente, die wir brauchen, und den Auftrag, sie zu bauen und verantwortungsvoll einzusetzen“, sagte O’Meara. „Ich denke, wir können uns dieser Herausforderung stellen und mit dem Kongress zusammenarbeiten, um USELT als Zwei-Teleskop-Projekt zu finanzieren. Andernfalls ist die Führungsrolle der USA in Gefahr.“

Der kleine Widerspruch besteht jedoch darin, dass der Bericht besagt, dass die NSF 1,8 Milliarden Dollar in das Projekt investieren sollte. Dieses Problem rührt daher, dass die Studie etwas veraltet ist. Sie wurde im Jahr 2021 veröffentlicht; seitdem sind die Kosten gestiegen.

„Die nächste Generation von Teleskopprojekten ist so groß und ehrgeizig geworden, dass sie einen immensen Koordinations- und Planungsaufwand erfordern“, sagte Dillon Brout, Assistenzprofessor für Astronomie und Physik an der Boston University, gegenüber kosmischeweiten.de. „Obwohl die Ankündigung in der Tat eine schwer zu schluckende Pille ist, ist es lobenswert, dass die NSF diese Entscheidung eher früher als später getroffen hat.“

„Es handelt sich um eine Investition in einer Größenordnung, die die NSF für eine Einrichtung nicht gewohnt ist, sowohl beim Bau als auch beim späteren Betrieb“, sagte O’Meara. „Aber die Wissenschaft verlangt nach diesen Möglichkeiten“.

Taxpayer Astronomie

Es gibt einen Aspekt der Situation, der, wenn wir uns wirklich zurücklehnen und darüber nachdenken, entweder demütigend oder frustrierend sein kann, je nach Perspektive. Das Geld der NSF ist öffentliches Geld, auch bekannt als Geld der Steuerzahler, auch bekannt als unser Geld.

Das Thema hat daher eine Menge interessanter Gespräche in dieser Richtung ausgelöst. Was sagt dieses Rätsel darüber aus, wie wir den wissenschaftlichen Fortschritt finanzieren? Was sagt es über jeden, der sich für die Wissenschaft interessiert?

Wir müssen die Gelegenheiten nutzen, bei denen die Finanzierung der Astronomie in der Öffentlichkeit diskutiert wird, um erneut darauf hinzuweisen, wie wichtig es ist, diese Bemühungen, die nie zuvor gesehene Tiefen unseres Universums erschließen werden, weiterhin finanziell zu unterstützen“, sagte Brout. „Dies gilt insbesondere, wenn die Vereinigten Staaten ihre Position als Weltmarktführer in den Bereichen Astronomie, Astrophysik und Kosmologie beibehalten wollen.“

Manchmal, sagt Isaacs, sitzt er in einem Restaurant und fragt sich, wie die Leute im Raum reagieren würden, wenn bekannt würde, dass Wissenschaftler einen Außerirdischen gefunden haben.

„Ich schaue die Person neben mir an und sage: ‚Wie fändest du es, wenn ich dir sagen könnte, dass es Leben auf einem anderen Planeten gibt?'“, erinnert er sich. „Und die Hälfte von ihnen sagt: ‚Oh, das wäre so cool.‘ Und die andere Hälfte sagt: ‚Warum? Warum sollten wir dafür Geld ausgeben? Wir müssen uns doch um unsere Probleme auf der Erde kümmern.'“

Es ist eine berechtigte Frage, die in der Vergangenheit schon oft gestellt wurde. Sie wurde zum Beispiel bei den modernen Artemis-Mondmissionen der NASA gestellt, und sie wurde auch während des älteren Apollo-Mondprogramms der NASA gestellt. Und wir werden in den kommenden Jahren sicherlich noch viele weitere Male damit konfrontiert werden.

Aber vielleicht ist die Wissenschaft es wert. Nicht nur die medizinische Wissenschaft und die Klimawissenschaft, weil sie direkte, greifbare Auswirkungen haben, sondern auch die Wissenschaft von den Sternen, den schwarzen Löchern und der dunklen Energie. Das James-Webb-Weltraumteleskop hat zweifellos dazu beigetragen, dass Menschen auf der ganzen Welt trotz Tragödien und Kriegen das Gefühl haben, unter der gleichen Decke der Ehrfurcht zu stehen, und das erste direkte Bild eines schwarzen Lochs, das vor einigen Jahren vom Event Horizon Telescope aufgenommen wurde, war nicht ohne Grund auf der Titelseite aller großen Nachrichtenagenturen. Die Entdeckungen im Weltraum wirken sich vielleicht nicht auf unseren Körper aus, aber sie beeinflussen mit Sicherheit unsere Perspektiven. Darüber hinaus sind ein paar Milliarden Dollar für den wissenschaftlichen Fortschritt dürftig im Vergleich zu den riesigen Summen öffentlicher Mittel, die für Dinge wie die Verteidigung bereitgestellt werden, die Jahr für Jahr Hunderte von Milliarden erhält.

Eine künstlerische Darstellung des Extremely Large Telescope der ESO. Es wird ebenfalls in Chile gebaut. (Bildnachweis: ESA)

Isaacs glaubt auch, dass die NASA den Teleskopteams mit finanziellen Mitteln helfen könnte. Zwar arbeitet die NASA am Bau einiger relevanter Instrumente für die geplanten großen Observatorien, doch die Finanzierung durch private Geldgeber ist im Moment am wichtigsten. Und falls Sie sich wundern: Die Mittelzuweisung für die NASA im Gesetzentwurf für das Jahr 2024 wurde auf 24,875 Milliarden Dollar festgelegt, um „das Sonnensystem zu erforschen, den Klimawandel zu verstehen, Innovation und Nachhaltigkeit in der Raumfahrt zu fördern und unseren Planeten zu schützen.“

„Wenn sich die Gelegenheit bietet, die schwierigsten Fragen zu beantworten, die uns das Universum stellen kann, hat die Astronomie mit dem Kongress zusammengearbeitet, um diese Instrumente zu finanzieren“, sagte O’Meara. Das Rubin-Observatorium, das 2025 das Licht der Welt erblicken soll, das Nancy Grace Roman Space Telescope, das 2027 in den Weltraum starten soll, sowie das Daniel K. Inouye Solar Telescope und das JWST, das natürlich bereits Ergebnisse liefert, sind Beispiele dafür, dass man „große Dinge tut, weil die Fragen groß sind“, wie er betont.

„Das sollten wir auch mit USELT tun“, sagte er.

Die private Finanzierung hat schon bei anderen Teleskopen funktioniert, z. B. beim Keck-Observatorium, aber diese Projekte waren nicht so groß wie dieses. Die Kosten für Keck gingen in die Millionen, nicht in die Milliarden.

„Wenn die NASA erst einmal sagt, dass sie dabei ist, wird jeder interessiert sein. Im Moment haben wir 14 Mitglieder des Konsortiums, was eine Menge ist, aber wir suchen immer noch nach einem Weg, um über die Runden zu kommen“, sagte Isaacs.

Wie geht es jetzt weiter?

Nun, wir werden wohl im Mai mehr wissen, wenn die NSF uns mitteilt, was sie hinter den Kulissen besprochen hat. „Die NSF muss sich einschalten, sonst wird es sehr schwierig“, sagte Isaacs. Natürlich werden wir auch andere Dinge mit vielen anderen großartigen Ideen in der Astronomie machen – aber dies ist die große Idee.“

„Ich würde sagen, die Astronomie befindet sich gerade in einem goldenen Zeitalter“, bemerkte er. „Und es wäre der falsche Zeitpunkt, die bodengebundene Astronomie jetzt aufzugeben.“