Schon vor tausenden Jahren blickten die Menschen voller Faszination hinauf zu den Sternen. Sonne, Mond und die funkelnden Punkte am Firmament wurden vor allem mit Mythen und Gottheiten in Verbindung gebracht. Später begann die immer systematischere Beobachtung des Kosmos, nachweisbare Fakten ersetzten mystische Interpretationen. Nikolaus Kopernikus gilt heute als Vater der modernen Astronomie. Galileo Galilei revolutionierte durch die Nutzung seines Teleskops die Beobachtung des Himmels. Gerade auch Deutschland blickt auf eine erfolgreiche Geschichte bei der Erforschung des Universums zurück – Johannes Kepler, Albert Einstein, Caroline Herschel, Wilhelm Herschel oder Karl Schwarzschild haben unser Verständnis der Zusammenhänge im Kosmos revolutioniert.

Unser Blick ins All

Der Mensch erforscht das Universum auf unterschiedlichste Art und Weise, mithilfe einer Vielzahl an Methoden, Geräten und Experimenten. Zum einen betreiben wir dafür Weltraumforschung mit Satelliten und Raumsonden sowie Weltraumteleskopen - für kosmische Strahlung in Wellenlängenbereichen, die von der Erdatmosphäre absorbiert werden. Die Erforschung des Weltalls erfolgt aber auch direkt von der Erde aus – mittels sogenannter erdgebundener Astronomie. Mit Hilfe von Observatorien, Teleskopen und Detektoren empfangen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der Erde verschiedene Signale aus dem Kosmos und können diese auswerten und zu Bildern (re-)konstruieren.

Einen umfassenden Überblick aller Forschungsinfrastrukturen mit deutscher Beteiligung erhalten Sie hier. 

Auch wenn das Universum noch viele Rätsel für uns bereithält, einige wissenschaftliche Meilensteine hat die Forschung in den vergangenen Jahren – unter anderem mit deutscher Beteiligung – erreicht. Zwei prominente Beispiele hierfür sind die Nachweise von Gravitationswellen und eines supermassiven Schwarzen Lochs in der Milchstraße. Beide wissenschaftlichen Durchbrüche wurden mit dem Physik-Nobelpreis geehrt.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen für die erdgebundene Beobachtung des Universums verschiedenste Forschungsinfrastrukturen – vor allem die an den unterschiedlichen Teleskopen zum Einsatz kommenden Instrumente. Diese Geräte sind in ihrer Form so unterschiedlich, weil sie darauf spezialisiert sind, bestimmte Signale aus unterschiedlichen Wellenlängen aus dem All zu empfangen. Aber erst die Kombination der Beobachtungen in allen Wellenlängen, mit erdgebundenen und Weltraumteleskopen, ergibt ein ganzheitliches Bild.

Technologietreiber & Wissensgenerator Astronomie

Die Messinstrumente zur Erforschung des Weltraums werden an der Grenze des Möglichen entwickelt, gemeinsam mit hochspezialisierten Wirtschaftsunternehmen. Solche Highend-Entwicklungen erhöhen die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der Wirtschaft. Mindestens so wichtig wie die Geräte sind dabei die Methoden zur Datenauswertung: hochkomplexe Computercodes, die teilweise die schnellsten Supercomputer der Welt auslasten. Auch braucht es immer wieder Antworten auf Herausforderungen der dazugehörigen Rechenalgorithmen.

Aus der astronomischen Forschung sind auch Anwendungen für unseren Alltag entstanden, die ohne diese Fachfragen vielleicht nie entwickelt worden wären: Vom Cerankochfeld über Bifokalgläser für Brillen, die mathematischen Grundlagen des Global Positioning Systems (GPS), CCD-Sensoren für Digitalkameras oder WiFi-Technologie, bis hin zu Bildgebungsverfahren in der Medizin oder neue Dental-Laser in der Zahnmedizin.

Testen Sie hier Ihr Wissen zu den unterschiedlich erdgebundenen Teleskopen

Internationale Zusammenarbeit

Vor hundert Jahren waren noch viele Sternwarten in der Nähe von großen Universitäten zu finden. Heute entstehen die großen Teleskope in entlegenen Gegenden mit zuverlässig gutem Wetter, dunklem Nachthimmel und wenig Luftturbulenzen – vor allem im globalen Süden.

Astronomische Forschungseinrichtungen und Observatorien sind deshalb Orte der internationalen Kooperation und der Völkerverständigung. Megaprojekte wie die Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile benötigen Jahre der Planung und des Baus bis zur Fertigstellung.

Tausende Forscherinnen und Forscher, Technikerinnen und Ingenieure aus verschiedensten Ländern realisieren diese Projekte gemeinsam. Das stärkt die internationale Zusammenarbeit und die Integration der Wissenschaftssysteme.

Was wir fördern

Deutschland ist am Bau und der Instandhaltung einer Vielzahl von unterschiedlichen Teleskopen beteiligt. Das BMBF fördert die Entwicklung und den Bau von Beobachtungsinstrumenten, Detektorsystemen und Auswertungsmethoden. Aktuell befinden sich einige der bislang größten und komplexesten Observatorien aller Zeiten im Bau. Sie sind Großgeräte der nächsten Generation und richtungsweisend für die Erforschung des Universums:

• Das ELT (Extremely Large Telescope) befindet sich in Chile im Bau. Aktuell wird mit einer Fertigstellung im Jahr 2027 gerechnet. Mit einem Spiegeldurchmesser von fast 40 Metern wird es das größte optische Teleskop aller Zeiten. Mit dem ELT wollen Forscherinnen und Forscher unter anderem neue Planeten entdecken – und sogar die Zusammensetzung ihrer Atmosphäre untersuchen.
• Das SKAO (Square-Kilometer-Array Observatory) wird das größte Radioteleskop der Welt. Ab 2028 soll es in Betrieb gehen. An zwei Standorten in Australien und Südafrika werden Forscherinnen und Forscher dann hunderte Radioschüsseln und tausende Radioantennen nutzen, um neue Erkenntnisse zur Entwicklung des Universums nach dem Urknall zu sammeln.
• Mit dem CTAO (Cherenkov-Teleskop-Array Observatory) entsteht ein Gammastrahlen-Observatorium der nächsten Generation. Die insgesamt 60 Einzelteleskope werden bis zum Jahr 2028 in Spanien und Chile errichtet. CTA soll Forscherinnen und Forschern ermöglichen, bislang offene Fragen zu Galaxien, Schwarzen Löchern und Dunkler Materie zu beantworten.

Die BMBF-Projektförderung ErUM-Pro im Rahmenprogramm ErUM (Erforschung von Universum und Materie) ermöglicht exzellente Grundlagenforschung an und mit diesen Geräten und stärkt die enge Zusammenarbeit zwischen Hochschulgruppen und Großgerätebetreibern. Deutsche Forscherinnen und Forscher erhalten damit Zugang zu den modernsten Observatorien der Welt und entwickeln ihre Instrumentierung weiter. Nur so kann Deutschland seine Spitzenposition in diesem Forschungsfeld langfristig halten.

Durch öffentlichkeitswirksame Formate wie die Wissenschaftsjahre fördern wir zudem den Dialog mit der Gesellschaft. Die vielen kleinen und größeren Projekte informieren über die kleinen und großen Erfolge der Forschung und stärken so auch die Partizipation und Bürgerwissenschaft.

Redaktionsschluss dieses Textes: 01.11.2024