Die Sterne funkeln nicht mehr

Die adaptive Optik am Very Large Telescope hat die astronomische Beobachtungstechnik revolutioniert

25. November 2011

„Wunderbar, wie schön die Sterne funkeln!“ Was Laien begeistert, treibt Astronomen zur Verzweiflung: Tausende oder Millionen von Lichtjahre hat die Strahlung kosmischer Objekte ungestört den Raum durcheilt. Und auf den letzten Kilometern wird sie von der Erdatmosphäre so gebeutelt, dass die Bilder in den Instrumenten zu unscharfen Abbildungen verschmieren. Doch die Forscher überlisten die Natur – mit Naco etwa, der ersten adaptiven Optik am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO). An dem System arbeiteten unter anderem die Max-Planck-Institute für Astronomie und für extraterrestrische Physik. Heute vor zehn Jahren ging Naco in Betrieb. Forscher ziehen eine eindrucksvolle Bilanz: vom ersten Porträt eines Exoplaneten bis zu Einblicken in die unmittelbare Nachbarschaft des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxis.

Dieses Nahinfrarotbild der aktiven Galaxie NGC 1097, aufgenommen mit Naco im Jahr 2005, zeigt nie zuvor gesehene Details des komplexen Netzwerks von Filamenten, welche die äußeren Regionen mit dem Zentrum der Galaxie verbinden. Diese Beobachtungen haben den Astronomen neue Einsichten dazu verschafft, wie die supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien mit immer neuer Materie gefüttert werden.

Für Fachleute ist das Funkeln der Sterne sichtbares Zeichen eines grundlegenden Problems: Wenn Licht durch turbulente Regionen der Erdatmosphäre tritt, wird es unregelmäßig abgelenkt – und das in schneller Folge immer wieder anders. Was ein scharfes Abbild eines Sterns im Teleskop sein sollte, wird durch die Verzerrung und das Hin- und Hertanzen des Sternbildchens zu einem diffusen Flecken.

Lange Zeit gab es für Astronomen, die besonders detailreiche Bilder von Himmelsobjekten benötigten, nur zwei Möglichkeiten: Entweder die Nutzung von Weltraumteleskopen, oder aber das Warten auf außergewöhnlich vorteilhafte atmosphärische Bedingungen, wie sie in jedem Jahr an bevorzugten Beobachtungsorten auf der Erde höchstens ein paar Mal auftreten – wenn überhaupt.

Dann erfanden die Wissenschaftler ein Gegenmittel: adaptive Optik. Sie funktioniert zwar noch nicht im gesamten Spektrum, immerhin aber im Nahinfraroten, also für elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen, die ein wenig über denen des sichtbaren Lichts liegen. Das sich ständig verändernde Bild wird mithilfe schneller Computer analysiert, die in Echtzeit einen verformbaren Spiegel steuern. Der Spiegel verändert („adaptiert“) ständig seine Gestalt – und zwar so, dass Herumtanzen und Verzerrung des Bildes ausgeglichen werden.

Das erste Porträt eines Exoplaneten: Da Sterne ungleich heller sind als Planeten, ist es extrem schwierig, solche Exoplaneten direkt abzubilden. Dieses Naco-Bild war ein wichtiger Schritt in diese Richtung. Es zeigt keinen Stern, sondern den Braunen Zwerg 2M1207 (ein Objekt, dessen Masse etwas zu gering ist, als dass es ein richtiger Stern werden könnte) und seinen Begleiter. Spätere Beobachtungen bestätigten, dass dies das erste Bild eines Objekts mit Planetenmasse ist, das einen anderen Himmelskörper als unsere Sonne umkreist.

Naco war das erste adaptive Optiksystem am Very Large Telescope (VLT), dem Flaggschiff der europäischen bodengebundenen Astronomie. Das Instrument ist seit 2001 an einem der vier 8,2-Meter-Teleskope des VLT installiert und hat den wissenschaftlichen Beobachtungsbetrieb am 25. November 2001 aufgenommen. (Astronomen sprechen von first light, vom „ersten Licht“ des Instruments).

Naco war nicht das erste derartige Instrument an einem Teleskop der 8- bis 10-Meter-Klasse, ist aber ganz bestimmt eines der erfolgreichsten. Mit seiner Hilfe erreichte das VLT für seine Nahinfrarot-Beobachtungen auf einen Schlag ein Auflösungsvermögen – also die Fähigkeit, feine Details auseinanderzuhalten –, das besser ist als jenes des Weltraumteleskops Hubble. Die mit Naco gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse reichen von der Erforschung unseres Sonnensystems bis hin zu den am weitesten entfernten Galaxien.

 

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