Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/weltraumteleskop-2-5-gigapixel-fuer-ein-bild-des-universums-1808-136156.html    Veröffentlicht: 23.08.2018 15:54    Kurz-URL: https://glm.io/136156

Weltraumteleskop

2,5 Gigapixel für ein Bild des Universums

Erstmals sind Details des neuen chinesischen Weltraumteleskops veröffentlicht worden. Es soll die bisher schärfste Übersicht über das Universum liefern.

Zusammen mit der neuen chinesischen Raumstation wurde Anfang Juli ein ungewöhnliches Teil angekündigt: Zu den Modulen für die Besatzung kommt ein optisches Modul, ein Weltraumteleskop, etwa in der Größenordnung von Hubble. Auf der Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union in Wien sind endlich genauere Details zu den Plänen veröffentlicht worden.

Mit 2 Meter Spiegeldurchmesser wird das chinesische Weltraumteleskop etwa 17 Prozent kleiner als Hubble sein und sich nicht mit dessen Leistungsfähigkeit in Sachen Auflösung und Lichtempfindlichkeit messen können. Aber es soll auch einem anderen Zweck dienen. Statt einzelne Objekte genau zu untersuchen, soll es einen möglichst großen Teil des Himmels ablichten und eine Übersicht, eine Himmelsdurchmusterung, in noch nie gekannter Schärfe liefern.

Dazu wird es im Vergleich zu Hubble einen äußerst großen Himmelsausschnitt mit einer einzigen Aufnahme erfassen können. Jede Aufnahme des chinesischen Teleskops hätte nach derzeitiger Planung 2,5 Gigapixel und mehr als den doppelten Monddurchmesser. Das Hubble Space Telescope kann hingegen selbst mit neuer Kameratechnik nur ein Zehntel des Monddurchmessers auf 16 Megapixel abbilden.

Anders als durch den Megapixelwahn der Digitalkameras leidet darunter nicht die Bildqualität. Die Bilder werden wegen des kleineren Spiegels auch eine um 17 Prozent geringere Auflösung von Details haben, aber in beiden Fällen arbeiten die Sensoren am Rande der physikalischen Möglichkeiten des Teleskops. Das chinesische Teleskop ist aber für große Übersichtsaufnahmen optimiert.

Hubble hat den Blick für das Detail

Das Hubble Space Telescope verfügt noch über weitere Instrumente, zum Beispiel Coronagraphen, die das Licht eines Sterns ausblenden können, um seine Umgebung ungestört beobachten zu können, und Spektrographen. Ein Spektrograph blendet alles Licht außer dem eines einzigen Sterns aus und spaltet es durch Prismen oder Beugungsgitter in die Bestandteile seiner Wellenlängen auf.

Die Aufnahmen von detaillierten Spektren eines Sterns ermöglichen Astronomen eine Reihe von Messungen zu seiner chemischen Zusammensetzung durch Analyse der Wellenlängen von absorbiertem und ausgestrahltem Licht. Teilweise ermöglicht dies sogar die Messung von starken Magnetfeldern auf viele Lichtjahre entfernten Sternen.

Nach den derzeitigen Plänen wird das chinesische Teleskop wohl nicht mit dieser Art von Instrumenten ausgestattet sein, auch wenn ein einfacher Spektrograph mit an Bord sein wird. Er wird nicht in der Lage sein, das Licht eines Sterns vom Rest des Himmels zu isolieren und auch nicht den gleichen detaillierten Datensatz für jeden Stern liefern. Hier ist der Zweck, eine Übersicht über möglichst viele Sterne zu erstellen.



Die Erdatmosphäre stört die Übersicht

Eine der detailliertesten Himmelsdurchmusterungen bislang lieferte die Sloan Digital Sky Survey (SDSS), die von Arizona aus durchgeführt wurde. Der Spiegel des Teleskops ist mit 2,5 m Durchmesser ähnlich groß wie der von Hubble, allerdings befindet er sich auf der Erdoberfläche innerhalb der Erdatmosphäre, was die Daten deutlich verschlechtert.

Zum einen absorbiert die Atmosphäre einen großen Teil des Lichts außerhalb des sichtbaren Bereichs. UV-Licht wird in der Stratosphäre zu stark absorbiert, als dass es gut beobachtbar wäre. Hinzu kommt die Unruhe der Luft, die die Auflösung eines Teleskops begrenzt. Besonders schlecht wird sie bei Beobachtungen nahe des Horizonts, wenn das Licht der Sterne einen größeren Teil der Atmosphäre durchdringen muss.

Adaptive Optik hilft nicht bei großen Himmelsausschnitten

Es existieren zwar adaptive Optiken, Systeme, die Luftturbulenzen analysieren und mit verformbaren Spiegeln ausgleichen können, allerdings funktioniert das nur für einen Ausschnitt des Himmels, der noch kleiner als der des Hubble Space Telescopes ist. Eine Himmelsdurchmusterung vom Boden aus kann diese Technik nicht einsetzen, weshalb ihre Auflösung selbst mit den größten Spiegeln auf die Grenzen der Luftunruhe zurückgeworfen wird.

Trotzdem lohnt sich der Einsatz großer Teleskope bei der Durchmusterung, denn größere Spiegel sammeln mehr Licht und ermöglichen damit die Erfassung lichtschwächerer Objekte. Zu diesem Zweck wird derzeit das Large Synoptic Survey Telescope gebaut, mit einem Spiegeldurchmesser von 8,4 m. Es wird viel schwächere Sterne als das chinesische Weltraumteleskop kartographieren können und mit jedem Bild einen zehnmal so großen Ausschnitt des Himmels fotografieren, aber nur mit einem Drittel der effektiven Auflösung und ohne Daten aus dem UV-Licht. Auf diese Weise werden sich die Daten der Himmelsdurchmusterungen der Teleskope gegenseitig ergänzen.

China bittet um Unterstützung

Nachdem der Himmel durchmustert ist, werden andere Untersuchungen folgen. Für die Durchmusterung sind etwa 70 Prozent der Beobachtungszeit angesetzt, 10 Prozent für Betriebs- und Wartungsarbeiten - das optische Modul wird zwar meistens frei im Orbit schweben, kann aber an der chinesischen Raumstation andocken. Die restlichen 20 Prozent sind für weitere Beobachtungen vorgesehen.

Welchen das sein werden, steht noch nicht fest. Die Optik des Teleskops ist war bereits fertiggestellt, aber die Instrumententechnik ist noch nicht final. China wird dazu wahrscheinlich um internationale Kooperationen bitten, denn bisher hat das Land noch wenig Erfahrung im Bau von größeren Observatorien, egal ob im Weltraum oder auf der Erde.

Die Ambitionen des Landes gehen jedenfalls über das Weltraumteleskop der Raumstation hinaus. Die chinesische Nachrichtenagentur Xinhua verbreitete am 22. August Bilder eines Spiegels mit 4 m Durchmesser, der wohl für ein weiteres, größeres Weltraumteleskop gedacht ist. Es würde Hubble in der Leistungsfähigkeit deutlich übertreffen, wenn auch nicht den Durchmesser des gefalteten Spiegels des James-Webb-Telescope erreichen, das bereits vor elf Jahren hätte starten sollen.  (fwp)


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