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Astronomie und Praxis: Spektroskopie: Echelle-Spektrografen: Präzision in Farbe

Die Astrospektroskopie, also die wellenlängenabhängige Analyse des Lichts kosmischer Objekte, ist ein bedeutendes Werkzeug der Himmelsforschung. Mit so genannten Echelle-Spektrografen lässt sich ein ebenso breiter Spektralbereich erfassen wie mit klassischen Geräten – jedoch bei deutlich höherer Auflösung. Die moderne Variante ist auch kommerziell erhältlich. Was dürfen Amateurastronomen davon erwarten?
Echelle-Spektrografen erfüllen den Astronomen gleich zwei Wünsche auf einmal: Sie erfassen das gesamte Sternspektrum auf einer einzigen Aufnahme – bei gleichzeitig hoher spektraler Auflösung.

Wir schreiben das Jahr 1814: Durch einen kleinen Spalt im Vorhang fällt ein Sonnenstrahl auf ein Prisma, welches das Licht in seine unterschiedlichen Farbanteile zerlegt. Der Spiegelschleifer bewertet mit diesem Arrangement die Güte des verwendeten Glases. Bei genauerem Hinsehen entdeckt er dunkle Linien im Farbspektrum des Lichts – insgesamt zählt er 574, deren Lage und Breite er dokumentiert. Doch der fleißige Optiker hat keine Zeit für weitere Untersuchungen – seine Linsen haben Vorrang. Die Entdeckung liegt ihm trotzdem am Herzen: "… so wäre es sehr zu wünschen, dass ihm geübte Naturforscher Aufmerksamkeit schenken möchten", schreibt Joseph von Fraunhofer (1787 - 1826) über das von ihm beobachtete Phänomen.

Rund 50 Jahre später soll sein Wunsch in Erfüllung gehen: Der Chemiker Robert Bunsen und der Physiker Gustav Kirchhoff entdecken, dass Atome nicht nur Licht aussenden, sondern bestimmte Anteile auch absorbieren können. Die von Fraunhofer gefundenen dunklen Linien im Sonnenlicht beruhen auf chemischen Elementen und molekularen Verbindungen in der Sonnenatmosphäre, die charakteristische Anteile des ausgesandten Lichts verschlucken – so ihre richtige Folgerung ...

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Sterne und Weltraum – Exoplaneten – Überlebenskünstler um Weiße Zwerge

Mit dem James-Webb-Teleskop wurden wahrscheinlich zwei Weiße Zwerge entdeckt, die von ihren Planeten nach wie vor umkreist werden – wir stellen diese kuriosen Systeme vor und beenden mit dem Bericht über den Parque Astronómico in der chilenischen Atacama unsere dreiteilige Serie »Observatorien«. Neue Erkenntnisse zu Beteigeuze erklären, warum seine stabile Helligkeitsperiode momentan doppelt so schnell schwankt wie zuvor. Darüber hinaus nehmen wir Sie mit in das umgebaute Kepler-Museum in Regensburg und verraten Ihnen, wo Sie im Dezember die Bedeckung des Mars durch den Mond am besten beobachten können.

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.

Spektrum der Wissenschaft – Vorstoß zur Sonne

Viele Vorgänge im leuchtenden Plasma unserer Sonne sind noch immer rätselhaft. Neue Raumsonden sowie Beobachtungen vom Erdboden aus sollen dabei helfen, die Phänomene besser zu verstehen. Außerdem im Heft: Höhere Symmetrien tragen zur Lösung physikalischer Rätsel bei – vom Teilchenzerfall bis hin zum Verhalten komplexer Quantensysteme. Wir berichten von Untersuchungen an kopflosen Würmern und winzigen Zellklumpen, die kein Gehirn haben, aber grundlegende kognitive Fähigkeiten. Die Klimaforschung nimmt Aerosole in den Blick, um Klimasimulationen zuverlässiger zu machen. Wussten Sie, dass die statistische Methode des t-Tests in der Guinness-Brauerei erfunden wurde? Daneben berichten wir über codebasierte Kryptografie.

  • Literaturhinweise

Eversberg, T., Vollmann, K.: Spectroscopic Instrumentation. Fundamentals and Guidelines for Astronomers. Springer Verlag, Heidelberg 2015

Eversberg, T.: Off-the-shelf Echelle Spectroscopy: Two Devices on the Test Block. In: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 128, S. 1-6, 2016

Kozłowski, S. et al.: BACHES – A Compact Échelle Spectrograph for Radial Velocity Surveys with Small Telescopes. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 443, S. 158 - 167, 2014

Mugrauer, M. et al.: FLECHAS – A New Échelle Spectrograph at the University Observatory Jena. In: Astronomische Nachrichten 335, S. 417 - 427, 2014

Pribulla, T. et al.: Affordable Échelle Spectroscopy with a 60 cm Telescope. In: Astronomische Nachrichten 336, S. 682-689, 2015

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