AstraLux in Chile liefert vergleichbare Detailfülle wie ein Weltraumteleskop Hubble-Schärfe auch am Boden - scinexx | Das Wissensmagazin
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AstraLux in Chile liefert vergleichbare Detailfülle wie ein Weltraumteleskop

Hubble-Schärfe auch am Boden

© Max-Planck-Institut für Astronomie

Am Calar-Alto-Observatorium in Spanien sind astronomische Aufnahmen gelungen, die in ihrer Schärfe mit denen des Weltraum-Teleskops Hubble vergleichbar sind. Möglich wurde dies durch AstraLux, einem neuen und vergleichsweise einfachen Instrument, das statt mit Langzeitbelichtungen mit Bilderserien in kurzem Abstand arbeitet. Geeignet ist die kostengünstige Alternative jedoch nur für helle Objekte wie Sternhaufen oder Pulsare.

Die schnellen Turbulenzen der Erdatmosphäre verschmieren normalerweise die an bodengebundenen Teleskopen entstandenen Bilder astronomischer Objekte. Die Hochgeschwindigkeitskamera AstraLux umgeht diese störenden Effekte: Sie nimmt zahlreiche Bilder in Folge auf, die jeweils sehr kurz belichtet sind. So können jene kurzen Momente, in denen das Bild eines astronomischen Objekts kaum durch die Luftunruhe beeinträchtigt ist, einzeln genutzt werden. Dies führt zu einem Ergebnis, dessen Bildschärfe im Vergleich zu herkömmlichen Langzeitbelichtungen dramatisch gesteigert ist.

Lucky Imaging

Astronomen bezeichnen dieses Verfahren als »Lucky Imaging«, weil aus dem gesamten Datensatz lediglich die Aufnahmen verwertet werden, die zufällig bei besten atmosphärischen Bedingungen entstanden sind: Während einer Beobachtungszeit von mehreren Minuten werden typischerweise einige zehn Bilder pro Sekunde aufgenommen; am Ende werden nur etwa ein Prozent aller gewonnenen Einzelaufnahmen zu einem einzigen Bild aufsummiert.

Mit diesem Verfahren lassen sich etwa fünf bis sieben Mal kleinere Details darstellen als üblicherweise vom Erdboden aus möglich ist. Damit erreicht das erdgebundene 2.2-m-Teleskop auf dem Calar Alto nahezu die Auflösung des 2.4-m-Weltraumteleskops HUBBLE, und das bei einem winzigen Bruchteil der Betriebskosten. Mit AstraLux ist es möglich, so feine Details zu bestimmen wie die Größe einer Ein-Euro-Münze in einer Entfernung von 50 Kilometern: Damit ist das theoretische Winkelauflösungsvermögen des Teleskops – etwa 0.1 Bogensekunden bei einer Wellenlänge von 900 Nanometern – nahezu vollständig ausgeschöpft.

Doppelsterne, Sternhaufen oder Pulsare

AstraLux hat am 2.2-m-Teleskop des Calar Alto ein wesentlich kleineres Gesichtsfeld als HUBBLE und kann nur zum Studium relativ heller Objekte verwendet werden. Zu den für AstraLux besonders geeigneten astronomischen Objekten zählen zum Beispiel enge Doppelsterne, Sternhaufen, sowie sehr schnell veränderliche Quellen, etwa bedeckungsveränderliche Sterne oder Pulsare, extrem schnell rotierende Neutronensterne.

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Obwohl das Prinzip des Lucky Imaging relativ einfach ist, wurde es erst durch die kürzlich erzielten Fortschritte in der Technologie der CCD-Detektoren realisierbar. Lucky Imaging ist eine hochempfindliche Kamera, die extrem schnell ausgelesen werden kann und dabei ein äußerst geringes Rauschen erzeugt. Weiterhin erfordert das Verfahren eine schnelle und mathematisch einfach gehaltene Bildverarbeitung. Das Herz von AstraLux ist eine kommerzielle CCD-Kamera von Andor Technology aus Belfast, Nordirland, mit einem CCD-Chip aus 512 x 512 Bildelementen, mit der sich bis zu 700 Bilder pro Sekunde aufnehmen lassen.

(Max-Planck-Institut für Astronomie, 04.09.2006 – AHE)

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