In einem dunklen Tal in Nevada öffnet sich ein neues Auge zum Kosmos. Noch bevor dieses Jahrzehnt zu Ende geht, soll das Deep Synoptic Array (DSA) – bestehend aus 1650 Parabolspiegelantennen mit einem Durchmesser von sechs Metern, die sich über eine Fläche von etwas mehr als 310 Quadratkilometern Wüste erstrecken – damit beginnen, Radiowellen aus dem gesamten Himmel einzufangen. Das DSA wird eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Leistung vereinen, um Antworten auf einige der wichtigsten Fragen der Astronomie zur Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu erhalten.

Gerade hat das DSA seinen letzten Meilenstein in der Planungsphase erreicht; bald wird mit dem Bau begonnen. Die Fertigstellung ist für das Jahr 2029 geplant. Die Leitung des Projekts liegt beim California Institute of Technology und wird von Schmidt Sciences finanziert. Dies ist ein neues philanthropisches Unternehmen, das die Basis der Astrophysik erschüttern könnte – eines Bereichs, in dem Fortschritt sonst eher gemächlich voranschreitet und staatliche Finanzierung die Norm ist.

»Das DSA wird mit Abstand die beste Kombination aus Empfindlichkeit – weit sehen – und Himmelsabdeckung – breit sehen – bieten«, meint Maura McLaughlin, Astronomin an der West Virginia University, die dem wissenschaftlichen Beirat des Teleskops angehört. »Es ist eine ganz andere Art, Radioastronomie zu betreiben.«

Dieser Unterschied ergibt sich daraus, wie das DSA die Signale seiner zahlreichen Antennen bündeln wird. Normalerweise müssen Radioteleskopverbünde die Rohdaten jeder einzelnen Antenne für die spätere Verarbeitung speichern, was enorme Rechen- und Datenspeicherressourcen erfordert. Die Messungen der insgesamt 1650 Antennen des DSA würden beispielsweise eine Datenmenge erzeugen, die dem gesamten Internetverkehr der USA entspricht. Das Projekt wird diese Datenflut vermeiden, indem es die aufgefangenen Signale stattdessen in Echtzeit kombiniert und verarbeitet. Dabei wird ein Großteil der Rohdaten automatisch verworfen, um schnell detaillierte Radiokarten zu erzeugen.

»Es ist hervorragend konzipiert und wegweisend für diese neue Art, Teleskope zu bauen«, so der Astronom Dan Werthimer, der nicht direkt am DSA beteiligt ist. »Das ist die Zukunft der Radioastronomie.«

Der Ansatz einer »Radiokamera« soll es dem DSA ermöglichen, den Himmel 100-mal so schnell zu vermessen wie jedes andere derzeit aktive Radioobservatorium. Es basiert auf einer Mischung aus hochmodernen und alltäglichen Innovationen. Neben den leistungsstärksten Grafikprozessoren (GPUs) der Welt – den Vera-Rubin-GPUs der nächsten Generation des Herstellers NVIDIA – wird das DSA auf Tausende modifizierter Haushaltskuchenformen zurückgreifen, die kostengünstig vom Backformenhersteller Fat Daddio bezogen werden.

»Warum sollte man für eine Sonderanfertigung bezahlen, wenn es ein Unternehmen gibt, das weiß, wie man diese Dinge zu sehr geringen Kosten herstellt?«, fragt Gregg Hallinan, Astronom am Caltech und einer der leitenden Forscher des DSA. Er fügt hinzu, wie erstaunlich Fat Daddio als wissenschaftlicher Kooperationspartner gewesen sei. »Sie freuen sich sehr, dabei zu sein.«

Im Radiofrequenzbereich verbergen sich mehrere astrophysikalische Rätsel. Seit Jahrzehnten registrieren Radioteleskope kurze, aber helle Radioimpulse – sogenannte Fast Radio Bursts (FRBs, schnelle Radioausbrüche) –, deren Ursprung am Himmel sich bisher nur in einer Handvoll von Fällen genau lokalisieren ließ. Mit dem DSA sollen Zehntausende von FRBs beobachtet und ihr Ursprung ermittelt werden. Dies wird hoffentlich dazu beitragen, festzustellen, ob sie durch einen Ausbruch eines einzelnen Neutronensterns ausgelöst werden oder wenn zwei dieser winzigen, aber massereichen Himmelskörper miteinander kollidieren.

Mit dem DSA werden außerdem schnell rotierende Neutronensterne, die Pulsare, am gesamten Himmel sorgfältig verfolgt werden. Pulsare geben während ihrer Rotation Strahlung nach außen ab, die uns in regelmäßigen Abständen wie Licht von einem kosmischen Leuchtturm erreicht. Im Jahr 2023 berichtete eine Gruppe von Radioastronomen von winzigen Abweichungen im zeitlichen Ablauf solcher Lichtblitze von Dutzenden Pulsaren in der Milchstraße. Das Team vermutet, dass dieser Effekt auf intensive Gravitationswellen zurückzuführen sein könnte – Wellen in der Raumzeit zwischen den himmlischen Leuchttürmen und uns. Das DSA wird dazu beitragen, zu klären, ob das Signal echt ist und welches exotische Naturphänomen es verursacht. Es könnten umeinander kreisende Paare extrem massereicher Schwarzer Löcher sein oder sogar kosmische Strings oder Echos aus der frühen Phase der rasanten Inflation unseres Universums.

Über diese großen Fragen hinaus werden mit dem DSA auch die schrittweise Entstehung von Sternen in jungen Galaxien nachverfolgt und energiereiche Ausbrüche von gefräßigen Schwarzen Löchern beobachtet. Am spannendsten für die Astronomie insgesamt ist jedoch, dass das Observatorium mit anderen Einrichtungen zusammenarbeiten wird, um schnell Radio-Entsprechungen für alle auffälligen Objekte aufzuspüren, die in der kosmischen Nacht »rumoren«. Vielleicht findet es sogar »Technosignaturen« hoch entwickelter außerirdischer Zivilisationen – vorausgesetzt, auch diese senden Radiowellen aus ihren eigenen Planetensystemen aus, so wie wir es mit unserer selbst entwickelten Technologie tun.

»Das DSA wird den Himmel auf geradezu unglaubliche Weise erschließen«, so Katie Jameson, Projektleiterin des Observatoriums.

»Die bahnbrechendsten Observatorien lassen sich nicht durch ein einziges wissenschaftliches Ziel definieren«, stellt Arpita Roy fest, die Direktorin des Astrophysics and Space Center von Schmidt Sciences. »Sie schaffen völlig neue Wege, das Universum zu betrachten.«