Die Riesenteleskope von morgen
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Die Riesenteleskope von morgen Vor 400 Jahren ! ! ! Schon kurz nach der Erfindung des Fernrohres wurde dieses auch gen Himmel gerichtet. Ein völlig neues Kapitel der astronomischen Forschung wurde damit aufgeschlagen. Völlig neue Erkenntnisse wurden gewonnen ! ! ! ! ! ! Mondgebirge Phasengestalten der Venus Monde des Jupiter Ringe des Saturn Die Milchstraße besteht aus Einzelsternen Sonnenflecken 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 2 Die Leistungsfähigkeit von Teleskopen ! ! ! Schon rasch nach der Erfindung des Teleskops bemerkten die damaligen Wissenschaftler, dass die Leistungsfähigkeit eines Teleskops maßgeblich von seiner Öffnung abhängt Das Lichtsammelvermögen eines Teleskops nimmt im Quadrat seiner Öffnung zu. (3-fache Öffnung --> 9 mal soviel Licht) Die Auflösung eines Teleskops nimmt proportional mit seiner Öffnung zu. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 3 Immer größer, größer, größer ... ! ! Je größer die Öffnung eines Teleskops ist, desto größer werden seine optischen Komponenten (Objektivlinse bzw. Hauptspiegel) Beim Linsenfernrohr gelangt man damit sehr schnell an die Grenze des Machbaren. ! ! ! Dickes Glas --> Absorption hohes Gewicht --> Durchbiegung Bereits 1897 wurde das bis heute an Größe unübertroffene Linsenteleskop am Yerkes Observatory mit 102 cm Öfnung und 19,7 m Brennweite in Betrieb genommen. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 4 Der Yerkes Refraktor 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 5 Spiegelteleskope ! Dagegen haben Spiegelteleskope den Vorteil, dass der Spiegel mechanisch großflöchig unterstützt werden kann. ! ! ! ! Begrenzung der Verbiegung unter dem eigenen Gewicht keine Tubusverbiegung Daher wurden bereits im 19. Jahrhundert die wirklich großen Teleskope als Spiegelteleskope ausgelegt - damals allerdings mit Metallspiegeln. Der 1845 auf Birr Castle fertiggestellte Leviathan von William Parsons, 3rd Earl of Rosse hatte bereits eine Öffnung von 183 cm. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 6 Der Leviathan von Parsonstown 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 7 ... und größer, und größer, und größer ! ! ! ! ! ! ! Erst 1917 wurde dieses Teleskop an Größe durch den Hooker-Reflektor auf dem Mount Wilson mit 100‘‘ Öffnung (254 cm) übertroffen. Die weitere Entwicklung: 1948: 200‘‘ (508 cm) Mount Palomar 1976: 600 cm, Mt. Pastukow (UdSSR) 1991: Keck 1 Teleskop, 10 m, Hawaii 1996: Keck 2 Teleskop, 10 m, Hawaii 1997: Hobby-Eberly Teleskop, Texas 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 8 ... und größer, und größer, und größer ! 1998 - 2001: Very Large Telescope (VLT) auf dem Cerro Paranal in Chile. Das Observatorium besteht aus 4 baugleichen Teleskopen mit 8,2 m Öffnung. Die Teleskope können zusammengeschaltet werden und erreichen das Lichtsammelvermögen eines 16,4 MeterTeleskops. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 9 ... und größer, und größer, und größer ! 2005: Large Binocular Telescope (LBT) auf dem Mount Graham in Arizona. Das Teleskop besteht aus 2 Spiegeln mit je 8,4 m Öffnung auf einer gemeinsamen Montierung. Es hat das Lichtsammelvermögen eines 11,8 Meter- und das Auflösungsvermögen eines 23 Meter-Teleskops. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 10 ... und größer, und größer, und größer ! ! 2009: Der vorläufige Höhepunkt ist mit dem Gran Telescopio CANARIAS „GranTeCan“ auf La Palma erreicht. Das Teleskop verfügt über einen segmentierten 10,4 MeterSpiegel und hatte seine offizielle Einweihung im Juli 2009. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 11 Und es geht weiter ! Von der Öffentlichkeit weitgehend unbeachtet wird jedoch bereits am nächsten Großteleskop gebaut, dem GMT (Giant Magellan Telescope). Das Teleskop entsteht in den chilenischen Anden. Es besteht aus 7 Primärspiegeln von je 8,4 Metern Durchmesser, von denen der mittlere durchbohrt ist. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 12 Das GMT ! Mit seiner Sammelfläche entspricht das GMT einem Einzelteleskop mit einem Hauptspiegeldurchmesser von 21,4 Metern. Die Auflösung entspricht der eines Teleskops von 24,5 Metern. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 13 Das GMT ! Trotz optimierter Leichtbauweise wird das gesamte Teleskop rund 800 Tonnen wiegen. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 14 Das GMT ! Das Teleskop ist sowohl mit einer aktiven Optik ausgestattet, welche über zahlreiche Aktoren Durchbiegungen des Hauptspiegels unter dem eigenen Gewicht ausgleichen und so den Hauptspiegel immer in seiner korrekten Form halten ... 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 15 Ist dies nun die Grenze des Machbaren? ! ! ! Nein! Es laufen bereits Planungen zum Thirty Meter Telescope (TMT) aus 492 hexagonalen 1,4 MeterSpiegeln und zum E-ELT, dem European Extremely Large Telescope mit 42 Metern Durchmesser (906 hexagonale Einzelspiegel) Auch 100 Meter Spiegeldurchmesser (OWL) scheinen machbar. 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 16 Modell des 42 Meter Teleskops E-ELT 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 17 Wozu aber dieser „Größenwahn“? ! ! ! Durch die immer weiter wachsende Lichtempfindlichkeit werden die Teleskope „schneller“, d. h. die Belichtungszeiten für „helle“ Objekte werden kürzer bzw. es werden weiter entfernte, schwächere Objekte erreichbar. Durch die ebenfalls mit dem Spiegeldurchmesser einher gehenden besseren Auflösung werden völlig neue Beobachtungen möglich. Dies sind: 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 18 Neue Beobachtungsmöglichkeiten ! ! ! ! ! Erdähnliche Planeten werden direkt beobachtbar Jupiterähnliche Planeten können direkt abgebildet werden Der Blick wird so tief ins Universum reichen, dass die allerersten Sterne des Universums sichtbar werden Die Expansion des Universums kann direkt beobachtet werden Neue Erkenntnisse durch direkten Blick auf Sternentstehung und Sternentwicklung 22.07.2008 Wolfgang Stegmüller Seite 19
