Dr. Rüdiger Kneissl, Astrophysiker am ALMA-Observatorium

Mysterien des Universums: Wie groß ist ein schwarzes Loch?

Dr. Rüdiger Kneissl stammt gebürtig aus München und arbeitet seit 2009 in Chile beim ALMA-Observatorium.
Dr. Rüdiger Kneissl stammt gebürtig aus München und arbeitet seit 2009 in Chile beim ALMA-Observatorium.


Der deutsche Astrophysiker Dr. Rüdiger Kneissl gehört zu den Wissenschaftlern, die dazu beitragen, das Mysterium unseres Universums zu enthüllen. Er arbeitet als Astronom an der Europäischen Südsternwarte ESO und gehört zum Team vom ALMA Observatorium bei San Pedro de Atacama.

 

Von Petra Wilken

 «Wie groß ist ein schwarzes Loch?», hat ihn sein sechsjähriger Sohn Leo letztens gefragt, als er von einer internationalen Konferenz zurückkam. Bei Fragen, auf die die Wissenschaft noch keine exakten Antworten hat, ist Rüdiger Kneissl eher vorsichtig. Er spricht gerne ausführlich über die Forschungsergebnisse, an denen er teilgehabt hat, doch die schwarzen Löcher gehören nicht zu seinen Spezialgebieten.

Natürlich fand er trotzdem eine zufriedenstellende Antwort für seinen Sohn und erklärte ihm, dass die Masse des schwarzen Loches im Zentrum unserer Galaxie vier Millionen Sonnen entspricht, aber es nur 17-mal so groß wie unsere Sonne ist. «Ist das dann ein großes schwarzes Loch?» – «Ja, aber es gibt noch wesentlich massereichere im Zentrum entfernter Galaxien».

Die Astronomie hat in den letzten 20 Jahren viele neue Entdeckungen hervorgebracht. Als 1998 aus Beobachtungen von Supernova-Explosionen die beschleunigte Expansion des Universums festgestellt wurde, hatte Kneissl gerade seine Promotion über Phänomene in der kosmischen Mikrowellenstrahlung am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching abgeschlossen. Vorher hatte er an der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität Physik studiert. In der bayerischen Hauptstadt war er geboren worden und ist dort aufgewachsen.

Bevor er nach Chile kam, forschte er an der Cambridge University in England, der University of California in Berkeley, USA, und am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Seine Forschungsgebiete: die Entwicklung des Universums, die Entstehung der großen Strukturen, die mit der Bildung von Galaxienhaufen zu tun haben. 

Seit 2009 lebt er nun in Chile und war am Aufbau des größten Radioteleskops, des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kurz ALMA, beteiligt, das 2013 offiziell in Betrieb gegangen ist. Die 66 riesigen Antennen in etwa 5.000 Meter Höhe auf dem Chajnantor-Plateau in der Atacamawüste südöstlich von San Pedro dienen seitdem dazu, die Entstehung und Entwicklung «kleiner» Strukturen des Universums zu erforschen: Staub- und Molekülstrahlung von Planeten, Sternen, interstellaren Wolken und entfernten Galaxien.

«Nach dem Urknall vor 14 Milliarden Jahren war unser Universum von elektro-magnetischer Strahlung dominiert», erklärt Kneissl. «Mit ALMA sehen wir unter anderem im Detail das, was vor zehn Milliarden Jahren passiert ist, der Zeit, in der die meisten Sterne entstanden. Mit „Planck“, einem europäischen Satelliten zur Erforschung der kosmischen Mikrowellenstrahlung, an dem Kneissl auch beteiligt ist, sieht man die Quellen, die großen Strukturen. Die kann man so mit ALMA nicht sehen». Letztendlich heißt das, dass mit ALMA frühere Phasen der Galaxienentwicklung im Universum erforscht werden können. 

«26 Prozent des Universums ist dunkle Materie. Sie klumpt durch Gravitation sozusagen zusammen und formt erste Strukturen. Wir wissen, dass die Strahlung an entgegengesetzten Punkten des sichtbaren Universums gleich ist. Daraus schließen wir, dass die Strukturbildung im Universum überall ähnlich ist. Durch Über- und Unterdichte wächst Materie zu Galaxien zusammen. Von Galaxienhaufen spricht man, wenn es zu einer Ansammlung von hunderten oder sogar über tausend Galaxien kommt», erklärt Kneissl.

Vieles weiß die Wissenschaft jedoch noch nicht. «Wir können das Universum gut beschreiben, aber wir wissen bei vielen Prozessen nicht genau, was die physikalischen Ursachen sind. So weiß man auch nicht, was die dunkle Materie eigentlich ist. Sie kann eventuell aus noch nicht identifizierten Elementarteilchen bestehen», so Kneissl.

«Als ich angefangen habe, wusste man noch nicht, wie schnell sich das Universum ausbreitet. Jetzt sehen wir, dass es sich überraschenderweise immer schneller ausdehnt. Und wir nennen die Ursache dunkle Energie. Auch können wir schon Aussagen über einzelne, sehr frühe Galaxien machen, zum Beispiel wie viele Sterne gerade entstehen und wie viele schon entstanden sind», so der Astrophysiker.

In Chile sind insgesamt 270 Mitarbeiter für das ALMA-Observatorium angestellt. 20 von ihnen sind als Astronomen beschäftigt. Sie sind einmal im Monat für acht Tage hintereinander zum Beobachten am Teleskop im Norden, haben dann ein paar Tage frei und sind zwei Wochen im Büro in Santiago tätig. In seiner Zeit in Santiago ist Kneissl unter anderem für die Qualitätssicherung der Beobachtungen von ALMA, speziell im Zusammenhang mit der Abbildungsqualität, und der Organisation der verwendeten astronomischen Kalibrationsquellen, verantwortlich.

«Wir bekamen dieses Jahr über 1.700 Anträge von Forschern. Es muss dann geguckt werden, dass zur richtigen Zeit die richtige Quelle beobachtet werden kann. Dazu bewegen wir die 66 Antennen zwischen den 192 Plattformen. Wenn man die Antennen nur auf eine Linie stellt, erhält man keine gute Abbildung, es kommt vielmehr auf die Verteilung im Raum an. Das ist wie ein Schachspiel.»

Potenziert werden die Fähigkeiten von ALMA immer dann, wenn es zu einer Zusammenschaltung mit anderen Teleskopen in der Welt kommt. So ist ALMA Teil eines Netzwerkes für Interferometrie mit langen Basislinien, genannt VLBI, zu dem unter anderen Observatorien am Südpol, den USA und in Europa zu Messungen mit höchster räumlicher Auflösung und Positionsgenauigkeit zusammengeschaltet werden.

Chile hat sich auf Grund der atmosphärischen und geographischen Gegebenheiten als einer der bedeutendsten Standorte für die Beobachtung des Himmels positioniert und ist für hochqualifizierte Astronomen ein begehrter Arbeitsplatz geworden. Rüdiger Kneissl hat hier seine Familie gegründet. Seine Partnerin Mônica ist Brasilianerin aus Rio und arbeitet als Wissenschaftlerin an der CEPAL, der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Lateinamerika und der Karibik. Seit einigen Monaten haben die beiden vier Kinder: Nach Leo (6), und Max (2) wurden im Juni die Zwillinge Kai und Noah geboren.

Leo besucht die Deutsche Schule Santiago, wo sein Vater kürzlich zu einer Gruppe von Eltern gehörte, die an einer Präsentation ihrer Berufe vor Schülern der Oberstufe teilnahmen. Auch wenn Astronomie in Chile ein immer attraktiveres Berufsbild wird, empfahl Kneissl den Schülern besser – so wie er – Physik zu studieren und sich erst dann auf Astronomie zu spezialisieren, um mehr Einsatzmöglichkeiten zu haben. Was sollte man mitbringen? Auf alle Fälle ein Interesse daran, komplizierte Probleme zu lösen, Vorliebe fürs Detail und eine gehörige Portion Beharrlichkeit, so Kneissl.

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