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Teleskoptechnik: Ausgefunkelt! Grundlagen der adaptiven Optik

Luftbewegungen in der Erdatmosphäre stören erdgebundene Beobachtungen und machen das Bild unscharf. Doch Astronomen haben einen genialen Trick: ­adaptive Optik. Alle modernen Großteleskope nutzen diese Technik, weil sie die Auflösung enorm verbessert und an das theoretisch Machbare treibt.
Neptun aufgenommen mit dem VLT - links mit, rechts ohne Adaptive Optik

Die Sterne funkeln. Diesem Phänomen, das Lyriker lieben, begegnen wir häufig bei der Beobachtung des klaren Sternhimmels. Es hängt mit der Lufthülle der Erde zusammen und stört sowohl Hobby-, als auch Profiastronomen. Das Sternfunkeln beschäftigte bereits den Gelehrten Isaac Newton. Nicht, weil er gleichfalls den romantischen Aspekt schätzte, sondern weil es seine astronomischen Beobachtungen beeinträchtigte. In seinem Buch »Opticks« aus dem Jahr 1704 beschreibt er die Ursache dafür auf korrekte Art und Weise: »Die Luft, durch die wir nach den Sternen blicken, ist in einem beständigen Zittern; was sich auch an der zitternden Bewegung der Schatten hoher Türme beobachten lässt – oder durch das Funkeln der Sterne.«

Astrofotografen wissen, dass durch diese Luftunruhe (englisch: Seeing) die Sterne scheinbar hin und her tanzen und auf den Aufnahmen zu breiten Scheibchen verschmieren. Dieser Effekt beschränkt die Winkelauflösung von astronomischen Instrumenten, selbst bei modernen Großteleskopen, auf etwas weniger als eine halbe Bogensekunde, was dem theoretischen Auflösungsvermögen eines 25-Zentimeter-Teleskops entspricht ...

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Swing-by – Raumsonde JUICE im Billardspiel mit Mond und Erde

Die europäische Raumsonde JUICE führte ein wichtiges Swing-by-Manöver am Erde-Mond-System durch, um mittels der Schwerkraft zu beschleunigen. Dabei half erstmals auch der Mond mit. Bis 2029 folgen drei weitere Planetenvorbeiflüge, um 2031 dann Jupiter und seine Galileischen Monde zu erreichen. Wir informieren Sie über die Details der Mission. Im zweiten Teil unserer Serie über Observatorien berichten wir über das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird. Ein langjähriger ESO-Mitarbeiter beschreibt uns den Fortschritt des Großprojekts. Das ELT soll ähnliche Durchbrüche wie die Weltraumteleskope Hubble und James Webb ermöglichen. Darüber hinaus beleuchten wir die wissenschaftshistorische Bedeutung der Werke des Philosophen Immanuel Kant, der dieses Jahr 300 Jahre alt geworden wäre, und zeigen in unserem Praxisbericht, wie Sie vom Boden aus mit amateurastronomischen Mitteln Raumstationen am Himmel fotografieren können.

Sterne und Weltraum – 25 Jahre VLT – Jubiläum des Riesenteleskops

Das Very Large Telescope, das seit dem Jahr 2000 beeindruckende Aufnahmen mit seinen vier kombinierbaren 8-Meter-Spiegeln liefert, ist der Auftakt unserer dreiteiligen Serie über Observatorien in der chilenischen Atacama. Lesen Sie unseren Insiderbericht über die Arbeit und Technik des ESO-Riesenteleskops. Wir blicken mit der Raumsonde Juno in die Vulkanschlünde des Jupitermonds Io und und zeigen, wie Wissenschaftler das Phänomen von Glitches – der kurzzeitigen Rotationsbeschleunigung von Neutronensternen – simulieren. Weiter testen wir, wie sich eine innovative neue Astrokamera mit integriertem Nachführsensor im Praxiseinsatz bewährt.

Spektrum Kompakt – Extremwetter

Auf der ganzen Welt sind Menschen von Extremwetterereignissen betroffen. In Zukunft werden sich diese aufgrund des Klimawandels häufen. So nehmen Starkregen, Dürren und Waldbrände auch in Europa zu. Welche Maßnahmen bei Extremwetter gibt es und wie zuverlässig lassen sich »freak events« vorhersagen?

  • Literaturhinweise

Hippler, S.: Adaptive Optics for Extre­mely Large Telescopes. In: Journal of Astronomical Instrumentation 8, 1950001, 2019

Kasper, M.: Optimierung einer adaptiven Optik und ihre Anwendung in der ortsaufgelösten Spektroskopie von T Tauri. In: Dissertationsschrift, Universität Heidelberg, 2000

Newton, I.: Opticks: or, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colours of Light. 4. Ausgabe, korrigiert, 1730

Weiß, A., et al.: Simultaneous Measurements of the Fried Parameter r0 and the Isoplanatic Angle θ0 using SCIDAR and Adaptive Optics – First Results. In: ASP Conference Proceedings 266, S. 86 – 95, 2002

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