Lexikon der Physik: astronomische Observatorien
astronomische Observatorien, Sternwarten, alle Einrichtungen oder Institute, die der astronomischen Beobachtung dienen. Durchgeführt werden die Beobachtungen mit astronomischen Instrumenten. Zumeist handelt es dabei um Teleskope, in der modernen Hochenergie-Astrophysik auch um Teilchendetektoren. Teleskope unterscheidet und bezeichnet man einerseits nach den Wellenlängenbereichen, in denen sie eingesetzt werden, als Radio-, optische-, Infrarot- und Röntgenteleskope. Andrerseits werden sie nach Art ihres Einsatzes als Einzelteleskope oder Apertursynthese-Teleskope (sog. Arrays) bezeichnet (Apertursynthese). Im Gegensatz zu den Einzelteleskopen werden bei letzteren mehrere Teleskope gleichzeitig zur Beobachtung desselben Objekts verwendet. Die Beobachtungen sind dann beispielsweise mit Zeitmarken versehen und werden auf Datenträgern gespeichert, damit sie anschließend zusammengeführt werden können. In modernen optischen Arrays können die Beobachtungen auch direkt überlagert werden. Die Bestandteile von Arrays können sich an einem Ort befinden, wie etwa die Teleskope des VLT (Very Large Telescope) oder die Radioteleskope des VLA (Very Large Array), sie können aber auch weit voneinander entfernt angeordnet sein, wie etwa beim VLBA (Very Long Baseline Array) oder bei den Teleskopen des WET (Whole Earth Telescope).
In der Tabelle wird eine Reihe von Beispielen für Observatorien und die zugehörigen Teleskope genannt. Dabei wird auch deutlich, daß der Begriff des Observatoriums heute weiter zu fassen ist als in vergangenen Jahrhunderten. Ein Stichwort in diesem Zusammenhang ist Fernbeobachtungsbetrieb: Ein Observatorium kann seine Teleskope an einem weit entfernten Standort mit günstigeren Beobachtungsbedingungen installiert haben, wie etwa die Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO), die sich in La Silla in Chile befinden, während der Standort des Instituts selbst Garching bei München ist. Ein anderes Beispiel ist das Space Telescope Science Institute (STScI), das mit dem Weltraumteleskop Hubble Beobachtungen durchführt.
Astronomische Observatorien: Einige moderne Großobservatorien (IR = Infrarot, NIR = nahes Infrarot, FIR = fernes Infrarot, UV = Ultraviolett, NUV = nahes Ultraviolett, XUV = extremes Ultraviolett).
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| AAT (Anglo-Australian Telescope) | Siding Spring (Australien) | 1971 | erdgebundenes Teleskop (3,9 m); UK-Schmidt- Spiegel (1,2 m) | optischer Bereich | optische Astronomie, Himmelsdurch- musterungen | http://www.aao.gov.au/aaohomepage.html http://www.roe.ac.uk/ukstu/ukst.html | |
| Arecibo Observatory | Arecibo (Puerto Rico) | 1963 | unbewegliches Radioteleskop (304,8 m) | Radiobereich | Sonnensystem (Radar), Radioastronomie, atmosphärische Physik | http://www.naic.edu/ | |
| Cerro Tololo Interamerican Observatory | Cerro Tololo (Chile) | erdgebundene Teleskope (0,6-4 m Spiegel) | optischer Bereich, NIR | optische Astronomie | http://www.ctio.noao.edu/ | ||
| CGRO (Compton Gamma Ray Observatory) | Compton Observatory Science Support Center (USA) | Start 1991 | Weltraumteleskop, Teilchendetektoren | Gammastrahlung (20 keV-30 GeV Bereich) | Röntgenobjekte, Gammaquellen | http://cossc.gsfc.nasa.gov/ | |
| COBE (Cosmic BackgroundExplorer) | NASA Goddard Space Flight Center (USA) | Start 1989 | Weltraumteleskop | FIR (1,25-240 μm) | kosmische Hintergrundstrahlung, IR-Astronomie | http://www.gsfc.nasa.gov/astro/ copbe/cobe_home.html | |
| DSAZ (Deutsch-Spanisches Astronomisches Zentrum) | Calar Alto (Spanien) | ergebundene Teleskope (1,23 m, 2,2 m, 3,5 m; 1,5 m) | optischer Bereich, NIR | Sonnensystem, Sterne, interstellare Materie, Galaxien | http://www.mpia-hd.mpg.de/ CAHA/index.html | ||
| ESO (European South Observatory) | La Silla (Chile) | erdgebundene Teleskope (0,5-3,6 m), NTT (New Technology Telescope) | optischer Bereich, NIR | Südsternhimmel; Sterne, interstellare Materie, Galaxien | http://www.eso.org | ||
| GALLEX | Gran Sasso (Italien) | 1991 | Gallium-Neutrino- Detektor | Neutrinos mit einer Energie größer als 233 keV | Sonnenneutrinos | http://mvxgl1.fis.utovrm.it/ | |
| Gemini | Mauna Kea (Hawaii, USA) und Cerro Pachon (Chile) | im Bau, Fertigstellung ca. 1998-2000 | zwei erdgebundene Teleskope (jeweils 8 m Spiegel mit adaptiver Optik) | optischer Bereich, NIR | Sternentstehung und -entwicklung, Galaxien, interstellare Materie | http://www.ast.cam.ac.uk/ Gemini | |
| HST (Hubble Space Telescope) | STSCI (Space Telescope Science Institute) | Start 1990 | Weltraumteleskop (2,4 m Spiegel) | NUV, optischer Bereich, NIR (115-1000 nm) | hochaufgelöste abbildende Astronomie und Spektroskopie | http://www.stsci.edu/top.html | |
| Hipparcos | ESA | Start 1989 | Weltraumteleskop | optischer Bereich | Astrometrie | http://astro.estec.esa.nl/ SA-general/Projects/Hipparcos/ hipparcos.html | |
| ISO (Infrared Space Observatory) | ESA | Start 1996 | Weltraumteleskop | IR (2,5-240 μm) | Sonnensystem, interstellares Medium, zirkumstellare Hüllen, Galaxien, Kosmologie | http://isowww.estec.esa.nl/ | |
| Kitt Peak National Observatory | Kitt Peak (Arizona, USA) | 1958 | erdgebundene Teleskope (0,9-4 m), Vakuum-Sonnen- teleskop | optischer Bereich | optische Astronomie, Himmelsdurchmusterungen, extrasolare Begleiter, Sonnenastronomie, Helioseismologie | http://www.noao.edu/kpno/ kpno.html | |
| LBT (Large Binocular Telescope) | Mount Graham (Arizona, USA) | im Bau seit 1994 | zwei ergebundene Teleskope (jeweils 8,4 m Spiegel, analog zu einem 11,8 m Spiegel) | optischer Bereich, NIR | Kosmologie, Stern- und Planetenentstehung, extrasolare Begleiter | http://lbtwww.arcetri.astro.it/ | |
| Mauna Kea | Mauna Kea (Hawaii, USA) | erdgebundene Teleskope, u.a.: IRTF (NASA Infrared Telescope Facility, 3 m), CFHT (Canada-France- Hawaii-Telescope, 3,6 m), UKIRT (United Kingdom Infrared Telescope, 3,8 m), Gemini Telescope (8 m) | optischer Bereich, IR, Sub-Millimeter- Bereich | optische, IR- und Sub-Milimeter-Astro- nomie, Sternentstehung, Sternentwicklung, interstellare Materie, Galaxien | http://www.ifa.hawaii.edu/ | ||
| Mount Wilson Observatory | Mount Wilson (Kalifornien, USA) | 1904 | erdgebundene Teleskope (1,5 m und 2,5 m Spiegel), Sonnentürme | optischer Bereich | optische Astronomie, Helioseismologie | http://www.mtwilson.edu/ | |
| NGST (Next Generation Space Telescope) | NASA | in Planung | Weltraumteleskop (4-8 m Spiegel) | optischer Bereich, NIR (0,6-20 μm) | Entwicklung von Galaxien, Kosmologie, interstellare Materie | http://ecf.hq.eso.org/ngst/ngst. html | |
| Observatorio del Teide | Teneriffa (Spanien) | erdgebundene Teleskope, Vakuum-Sonnen- teleskop | optischer Bereich, IR | optische Astronomie, Infrarotastronomie, Sonnenphysik, Helioseismologie | http://www.iac.es | ||
| Radioteleskop Effelsberg | MPIfR (Max-Planck-Institut für Radioastronomie) Bonn (BRD) | erdgebundenes vollbewegliches Radioteleskop (100 m) | Radiobereich | Radioastronomie, Supernova-Überreste, Pulsare | http://www.mpifr-bonn.mpg.de/ effberg.html | ||
| ROSAT (Roentgensatellit) | MPE (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik) Garching (BRD) | Start 1990 | Weltraumteleskop | Röntgenbereich (2,4-0,12 keV, 0,21-0,05 keV) | Himmelsdurchmusterung, Punktquellen im XUV und Röntgenbereich | http://www.rosat.mpe-garching.mpg. de | |
| SIRTF (Space Infrared Teselscope Facility) | JET (Jet Propulsion Laboratory) NASA (USA) | in Planung Start ca. 2002 | Weltraumteleskop (gekühlter 0,85 m Spiegel) | IR (2-180μm) | protoplanetare Scheiben, Braune Zwerge, Galaxien, frühes Universum | http://sirtf.jpl.nasa.gov/sirtf/home | |
| SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) | ESA (Europa),NASA (USA) | Start 1995 | Weltraumteleskop | UV, XUV, Teilchenzähler | Heliosphäre, Chromosphäre, Korona, Sonnenwind | http://sohowww.nascom.nasa. gov/ | |
| Super Kamiokande | Tokyo (Japan) | 1991-1996 | Wasser-Cerenkov Detektor | Neutrinos mit einer Energie größer als 7,5 MeV | Neutrino- Beobachtungen | http://www.phys.washington.edu/ ˜superk | |
| VLA (Very Large Array) | NRAO (National Radio Astronomy Observatory) (USA) | 1973-1981 | 27 erdgebundene Radioteleskope (jeweils 25 m) | Radiobereich (300-50 000 MhZ) | hochauflösende Radioastronomie | http://www.nrao.edu/doc/vla/ html/VLAhome.shtml | |
| VLBA (Very Long Baseline Array) | NRAO (National Radio Astronomy Observatory) (USA) | zehn erdgebundene Radioteleskope (jeweils 25 m) | Radiobereich | Radioastronomie, Geotektonik | http://www.nrao.edu/doc/vlba/ html/VLBA.html | ||
| VLT (Very Large Telescope) | ESO (European Southern Observatory) Paranal (Chile) | im Bau | vier erdgestützte Teleskope (jeweils 8 m Spiegel, analoge Fläche eines 16 m Teleskops) | NUV, optischer Bereich, IR (bis ca. 25 μm) | optische Astronomie, NIR-Astronomie | http://www.eso.org/observing/ vlt/ | |
| WET (Whole Earth Telescope) | internationale Kollaboration | 1996 | diverse erdgebundene Teleskope weltweit | optischer Bereich | optische Astronomie | http://www.physics.iastate.edu/ wet/ |
Die Geschichte der Observatorien ist gleichzeitig eine Kulturgeschichte der Naturwissenschaft und Technik und reicht bis in die Vorzeit zurück. Steinkreise wie das britische Stonehenge deuten an, daß bereits in der Frühzeit astronomische Beobachtungen durchgeführt wurden, vermutlich um besondere Zeitpunkte des Jahres, wie etwa Sommer- und Wintersolstitien, festzustellen. Archäologische Funde in aller Welt zeigen darüber hinaus, daß astronomische Beobachtungen in allen Hochkulturen zur Festlegung des Kalenders sowie zu astrologischen Zwecken einen festen Platz hatten. Sternwarten im heutigen Sinne, findet man jedoch erst seit dem 7. vorchristlichen Jh. Die ältesten bekannten Observatorien im Mittelmeerraum entstanden etwa 150 v. Chr. auf Rhodos und 100 n. Chr. in Alexandria. Hier befanden sich bereits Wasseruhren, Armillarsphären und Gnomone, mit denen die Positionen der Himmelskörper vermessen wurden. Die arabische Kultur pflegte die griechische Astronomie und gründete mehrere Observatorien. Das älteste, dessen Instrumente heute noch existieren, entstand 1259 bei Maragheh im Iran. In seiner Blütezeit befanden sich dort 15 Astronomen, und es besaß eine Bibliothek mit 400000 Bänden. Erst ab dem 15. Jh. entstanden auch in Mitteleuropa Observatorien, wie etwa die Uranienburg von T. Brahe (1576), die französische Nationalsternwarte in Paris (1671) und das Royal Greenwich Observatory (1675). Der Beginn der modernen Astronomie fällt in Europa mit der Erfindung des Fernrohrs Anfang des 17. Jh. zusammen, das bald fester Bestandteil in allen Observatorien wurde. Die Aufgaben der modernen Observatorien bestanden anfangs überwiegend in der Messung von Sternpositionen und der Erstellung von Sternkatalogen, die den jungen Kolonialreichen eine genaue Navigation auf hoher See ermöglichten. Die Entwicklung der Naturwissenschaften und der Technik führte zu immer größeren und leistungsfähigeren Teleskopen, die immer genauere Beobachtungen ermöglichten, wodurch immer wieder neue Himmelskörper entdeckt wurden. Deren Beobachtung und physikalische Deutung wurden bald Hauptaufgabe der Astronomie.
Heute werden Observatorien abseits großer Städte und nach Möglichkeit in großer Höhe errichtet. Forderungen bei der Auswahl der Standorte eines Observatoriums sind unter anderem stabile Wetterlagen mit wenig Regen- oder Wolkentagen, günstige atmosphärische Bedingungen, also eine ruhige Atmosphäre über dem Teleskop, und trotz größerer Entfernungen zum nächsten Ort eine verkehrsgünstige Lage. Gründe für den Auszug der Observatorien aus den Städten sind die Luft- und Lichtverschmutzung, welche die Durchsicht des Himmels herabsetzen, der durch Streuung des Stadtlichts am Staub und Wasserdampf in der Atmosphäre hervorgerufene hellere Himmelshintergrund sowie die ebenfalls durch die Verschmutzung verursachten störenden Absorptionslinien. In einigen tausend Meter Höhe ist die Lufthülle zudem relativ dünn, wodurch natürliche atmosphärische Einflüsse wie Szintillation und Absorption geringere Auswirkungen zeigen. Dies erleichtert die Beobachtung lichtschwacher Objekte und Beobachtungen im Infrarotbereich.
Ideale Sichtbedingungen herrschen im Weltraum. Das Fehlen einer turbulenten Atmosphäre über der Optik eines astronomischen Satelliten ermöglicht Beobachtungen mit dem theoretischen, nur durch Beugung an den optischen Elementen begrenzten Auflösungsvermögen der eingesetzten Teleskope. In zunehmendem Maße finden die Entwicklungen der aktiven Optik und der adaptiven Optik Einsatz in Großteleskopen; lediglich durch Beugung begrenzte Beobachtungen werden so auch vom Erdboden aus möglich. [GR1]
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