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Der Blick ins Dunkel

"Die H.E.S.S.-Teleskope stehen im Khomas-Hochland in Namibia" Bild: DESY

Auf der Jagd nach unsichtbarer Gammastrahlung verbrachte Eva Leser einen Monat mitten in der namibischen Wüste. Sie kam gerade zur richtigen Zeit: Im Kontrollraum des H.E.S.S.-Observatoriums wurde sie Zeugin einer astrophysikalischen Sensation. 

Dieser Himmel hat es ihr angetan, gleich am ersten Abend. "Die Milchstraße", wird Eva Leser später in einem Blog schreiben, "glimmt als helles, breites Band von Horizont zu Horizont." Stockdunkel war es nachts in dieser abgeschiedenen Ecke von Namibia, und wenn Eva Leser von ihrem Zimmer aus zum Arbeitsplatz stapfte, mit der Taschenlampe über eine sandige Straße immer geradeaus, scheuchte sie mit ihren Schritten manchmal ein Tier auf, das in der Dunkelheit und der tiefen Stille Reißaus nahm. Zum achten Vollmond des Jahres 2017 hatte sich die Astroteilchenphysikerin von Berlin aus auf den Weg nach Namibia gemacht. Bei den H.E.S.S.-Teleskopen sollte sie für einen Monat arbeiten, regelmäßig lösen sich hier Wissenschaftler aus aller Welt bei den anstrengenden Schichten ab. Was aber Eva Leser von den anderen unterscheidet: Sie verbrachte hier eine Nacht, die in die Geschichte der Astronomie einging. Normalerweise arbeitet die 28-Jährige in Deutschland mit den Daten des Teleskops, das sie hier besucht. "Man kann sagen: Für vier Wochen haben wir unsere Schreibtische gegen die namibische Wüste eingetauscht", sagt Eva Leser. In Deutschland hat sie genau genommen zwei Schreibtische: Einer steht in den Räumen der Universität Potsdam, wo sie an ihrer Promotion arbeitet, der andere am DESY, dem Deutschen Elektronen-Synchrotron, im brandenburgischen Zeuthen. Beide Institutionen sind Teil der inter-nationalen H.E.S.S.-Kollaboration.

Der Name ist – typisch für Großgeräte in der Physik – ein Wortspiel: das High Energy Stereoscopic System wird abgekürzt zu H.E.S.S., einer Anspielung auf den Physiker Victor Hess.Er entdeckte 1912 die kosmische Strahlung und begründete damit die Astroteilchenphysik.

"Alle Institutionen, die an H.E.S.S. beteiligt sind, entsenden im Wechsel Wissenschaftler an das Teleskop", erklärt Leser. So empfindlich sind die Instrumente, dass sie nur in Nächten ohne Mondschein betrieben werden. Jeden Abend, wenn die Handvoll Techniker allmählich zu Bett ging, begann für Eva Leser und eine mitgereiste Kollegin die Arbeit. Ihre Kommandozentrale ist ein Kontrollraum mit Dutzenden Bildschirmen. "Zu Beginn der Schicht fahren wir die Systeme hoch und wärmen die Kameras auf. Dann geht es raus: An jedem Teleskop müssen die Server hochgefahren werden, die Spannung muss gecheckt werden, das Dach, das tagsüber die Kameras schützt, muss geöffnet werden." Mit ein paar Klicks werden die Teleskope gestartet, parken aus ihren Schutzvorrichtungen aus und beginnen zu beobachten. Ab dem Moment können Leser und ihre Kollegin nur noch mit schwachen Rotlicht-Taschenlampen arbeiten, um die Beobachtungen nicht zu stören.

Anders als klassische Teleskope untersucht H.E.S.S. nicht das sichtbare Licht von benachbarten Sternen, sondern die unsichtbare Gammastrahlung. Sie ist von großem Interesse für die Astrophysik, weil sie unter anderem dort entsteht, wo es besonders turbulent zugeht: etwa bei der Explosion von Sternen oder in der Umgebung von Schwarzen Löchern. Trifft die Gammastrahlung auf die Erdatmosphäre, entsteht in Sekundenbruchteilen eine Art Lawine von bis zu einer Million Teilchen, die mit annähernd Lichtgeschwindigkeit in Richtung Erdboden rasen.

Diese sogenannten Luftschauer sind allgegenwärtig und harmlos – aber den Astrophysikern liefern sie wichtige Hinweise auf die Strahlung, die aus dem All die Erde erreicht. Hier kommt H.E.S.S. ins Spiel: Das Teleskop fängt mit seinen großen Spiegelflächen und hochempfindlichen Kameras ein schwaches Leuchten ein, das die Teilchen eines Luftschauers in der Erdatmosphäre hinterlassen. Dieses schwache, bläuliche Licht heißt Tscherenkow-Strahlung. Wie ein "Überschallknall des Lichts" entsteht es, weil die Teilchen enorm schnell durch die Luft fliegen. Und so ergibt sich ein vollständiges Bild: H.E.S.S. fängt die Tscherenkow-Strahlung auf, die Auskunft über die Teilchen des Luftschauers gibt, der wiederum von Gammastrahlung ausgelöst wurde, die uns von irgendwo aus dem Universum erreicht hat.

"Wir haben unsere Schichten im Kontrollraum danach ausgerichtet, wann der Mond auf- und untergeht", erzählt Eva Leser. "Zu Beginn, kurz nach Vollmond, hatten wir kaum mehr als eine Stunde Arbeitszeit zwischen Sonnenuntergang und Mondaufgang. Im Laufe des Monats wurden die Schichten dann immer länger. Zum Glück hatten wir uns mit Schokolade und allem eingedeckt, was man für Nachtschichten braucht." Zehn Stunden am Stück dauerte der längste Einsatz, es war, wie die Astrophysikerin gleich präzise feststellt, "Neumond im Südwinter."

Und dann kam die Nacht des 17. August 2017. Bis dahin war der Einsatz für Eva Leser noch Routine, doch diesmal begann die Schicht mit einem gellenden Alarm im Kontrollraum. "Da gibt es so eine richtige Sirene, wie man sie aus Filmen kennt", erinnert sie sich – und dann lief die Internetverbindung heiß: "Wir kriegten ständig Mails von Kollegen, die uns Updates zu Koordinaten durchgaben, die wir unbedingt beobachten sollten", erinnert sie sich an jene Nacht, die für sie vor allem stressig war – und für die Astrophysik historisch. Es war die Nacht, in der das Ereignis namens "GW170817" gemessen wurde.

Im Jahr 2015 waren Gravitationswellen erstmals gemessen worden – 100 Jahre nach ihrer theoretischen Vorhersage durch Albert Einstein. Mit "GW170817" gelang der noch jungen Gravitationswellen-Astronomie ein neuer Durchbruch: der erste Nachweis einer Kollision von Neutronensternen. Für die Forscher geht es um viel: Woher kommen die schweren Elemente im Universum, von Edelmetallen wie Gold und Silber bis hin zu industriell genutzten Stoffen wie Uran und Bismut? Eine Antwort könnte sein: aus ebenjenen Kollisionen von Neutronensternen. Auch die Art der Entdeckung war historisch. Erstmals wurden Gravitationswellen von einem Ereignis aufgefangen, das gleichzeitig auch mit Teleskopen am Himmel beobachtet wurde. Zahllose Teleskope auf der ganzen Welt wurden in Windeseile auf die gleiche Stelle am Himmel gerichtet – und Eva Leser saß bei einem davon im Kontrollraum, mitten in Namibia.

Trotz dieses intensiven Austauschs mit anderen Astronomen hatte sie dort jedoch fast keine sozialen Kontakte. Die nächsten Dörfer liegen meilenweit entfernt, was in Namibia viel ausmacht: von den Teleskopen bsi nach Windhoek sind es eigentlich nur 100 Kilometer – und doch dauert die Fahrt über die rumpeligen Wüstenpisten mehrere Stunden. Je nach Mondphase und Schichtbeginn traf Eva Leser die Techniker manchmal zumindest zum Frühstück, aber nach ein paar Sätzen ging jeder eigene Wege: die Techniker an die Arbeit, Eva Leser ins Bett. "Wenn ich mit den Daten von H.E.S.S. arbeite", sagt sie jetzt, inzwischen wieder am heimischen Schreibtisch, "habe ich ein besseres Verständnis für die Daten als vorher, schließlich habe ich das Teleskop selbst kennengelernt!"

Und noch etwas hat sie mitgenommen von den Wochen in der namibischen Wüste, umgeben von rötlichem Sand in jeder Richtung: die Erinnerung an ihren unvergleichlichen Arbeitsweg. Beinahe sehnsüchtig klingt es, was sie in ihrem Blog notiert hat: "Wenn wir den Kontrollraum verlassen, sieht man am Horizont bereits einen blassen rosa Streifen. Während wir die Straße zurücklaufen, wird er zusehends breiter. Die ersten Vögel beginnen ein zaghaftes Zwitschern. Es wird Tag in der Wüste."

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22.05.2018 , Michael Büker
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