Indem sie unseren Gesichtssinn weit über das Vorstellungsvermögen unserer Vorfahren
hinaus führen, erschließen diese wunderbaren Instrumente, die Teleskope, den Weg zu
einem tieferen und perfekteren Verständnis der Natur. - René Descartes, 1637
Jahrtausendelang richtete die Menschheit ihre Blicke auf den berauschend schönen Nachthimmel,
ohne die Sterne unserer Milchstraße als fremde Sonnen zu erkennen
oder die Milliarden von Schwestergalaxien als Bausteine des Universums zu identifizieren
oder uns selbst als winzige Punkte zu sehen in der Geschichte des Universums
von der wir schon 13,7 Milliarden Jahre hinter uns haben.
Allein mit dem Auge als Beobachtungsinstrument ausgerüstet, hatten wir keine Mittel,
Sonnensysteme um andere Sterne zu finden oder das Rätsel zu lösen,
ob irgendwo anders im Universum Leben existiert.
Heute sind wir mitten dabei, das Universum zu enträtseln.
Wir leben in einer Epoche, die eine der bedeutendsten
in der Geschichte der Astronomie ist.
Mein Name ist Dr. J., und ich werde Ihnen das Teleskop vorstellen -
jenes merkwürdige Instrument, das sich für die Menschheit
als Schlüssel zum Universum erwies.
UNSER FENSTER ZUM WELTRAUM 400 Jahre Entdeckungen mit Teleskopen
1: Neue Blicke auf den Himmel
Vor 400 Jahren, im Jahr 1609, zog ein Mann aus
auf die Felder vor seinem Haus.
Er richtete sein selbstgebautes Teleskop auf den Mond, die Planeten und die Sterne.
Sein Name war Galileo Galilei.
Die Astronomie sollte sich dadurch grundlegend verändern.
Heute, 400 Jahre nach Galileis ersten teleskopischen Beobachtungen,
verwenden Astronomen riesige Spiegelteleskope auf fernen Berggipfeln, um den Himmel zu durchmustern.
Radioteleskope empfangen extrem schwache Signale aus den Tiefen des Alls.
Forscher haben sogar Teleskope im Weltall platziert,
hoch über der Erdatmosphäre und fernab ihrer störenden Einflüsse.
Und der Himmelsanblick war atemberaubend!
Doch - Galilei war eigentlich nicht der Erfinder des Teleskops.
Diesen Ehrentitel verdient Hans Lipperhey, ein etwas in Vergessenheit geratener
holländischer Linsenschleifer.
Doch Hans Lipperhey richtete sein Teleskop noch nicht auf den Nachthimmel.
Vielmehr meinte er, seine Erfindung würde vor allem
Seefahrern und Soldaten nützen.
Lipperhey kam aus Middelburg, einer damals bedeutenden Handelsstadt
im noch jungen Holland.
1608 erkannte Lipperhey, dass bei der Betrachtung eines entfernten Objekts
durch Kombination einer Sammel- und Zerstreuungslinse jenes Objekt vergrößert erscheint, wenn
die beiden Linsen die richtige Entfernung voneinander haben.
Das Teleskop war erfunden!
Im September 1608 teilte Lipperhey seine Entdeckung
Prinz Maurits von Holland mit.
Er hätte keinen geeigneteren Zeitpunkt wählen können, denn
gerade zu jener Zeit war Holland in den Achtzigjährigen Krieg
gegen Spanien verwickelt.
Das neu erfundene Fernglas konnte Objekte vergrößern und so
feindliche Schiffe und Truppen enthüllen, die zu weit entfernt waren, um
mit dem bloßen Auge erspäht zu werden.
Ohne Zweifel eine höchst nützliche Erfindung!
Und doch verliehen die Generalstaaten in Den Haag Lipperhey niemals ein Patent für sein Teleskop.
Der Grund dafür war: Auch andere beanspruchten dieselbe Erfindung für sich,
besonders Lipperheys Konkurrent Zacharias Janssen.
Der Streit wurde nie beigelegt.
Und so blieb der Ursprung des Teleskops bis heute gewissermaßen in Dunkel gehüllt.
Der italienische Astronom Galileo Galilei, einer der Väter der modernen Physik,
erhielt Kunde vom Teleskop und beschloss, sich selbst eines zu bauen.
Etwa zehn Monate zuvor kam ihm ein Bericht zu Ohren, wonach ein gewisser
Fleming ein vergrößerndes Sehrohr konstruiert habe, mit dessen Hilfe gerade noch sichtbare Objekte
trotz ihrer großen Entfernung dem Auge sehr deutlich gemacht werden konnten,
als ob sie ganz nahe lägen.
Galilei war einer der größten Wissenschaftler seiner Zeit.
Er war auch ein überzeugter Anhänger der neuen Weltsicht
des polnischen Astronomen Nikolaus Kopernikus, der die Ansicht vertreten hatte, dass
die Erde sich um die Sonne bewege, nicht umgekehrt.
Basierend auf dem, was er über das holländische Teleskop gehört hatte, konstruierte Galilei
seine eigenen optischen Instrumente.
Sie waren von viel besserer Qualität.
Da er weder Mühen noch Kosten scheute, gelang es ihm schließlich,
selbst ein hervorragendes Instrument zu konstruieren, das Objekte
bei Gebrauch nahezu 1000 mal groesser erscheinen als
im Vergleich zum Anblick mit dem bloßen Auge, und in ihrer scheinbaren Flächenausdehnung um fast das viertausendfachte.
So wurde es Zeit, sein Teleskop auch zum Himmel zu richten.
Ich wurde zur Überzeugung geführt, dass die Oberfläche
des Mondes nicht glatt ist, nicht gleichförmig und exakt kugelförmig,
wie viele Philosophen und Forscher meinen,
sondern uneben, rauh und voller Löcher und Erhebungen -
gar nicht unähnlich der Erdoberfläche.
Eine Landschaft von Kratern, Bergen und Tälern.
Eine Welt wie unsere eigene, irdische!
Einige Wochen später, im Januar 1610, betrachtete Galilei den Jupiter.
In der Nähe des Planeten sah er vier Lichtpunkte; sie änderten
ihre Position am Himmel Nacht für Nacht, wie auch Jupiter selbst.
Es war wie ein langsames, kosmisches Ballett von Monden rund um den Planeten.
Die vier Lichtpunkte sollten später bekannt werden
als die Galilei´schen Monde des Jupiter.
Was fand Galilei sonst noch?
Die Phasen der Venus!
Ebenso wie der Mond zeigt die Venus ein Anwachsen und Abnehmen, von der schmalen Sichel
zur voll beleuchteten Kugel.
Außerdem: Seltsame „Henkel“ an beiden Seiten des Saturn.
Dunkle Flecken auf der Sonne.
Und natürlich viele Sterne.
Tausende davon, vielleicht sogar Millionen.
All diese Sterne waren aber zu schwach für das freie Auge.
Es war so, als sei der Menschheit eine Augenbinde abgefallen.
Ein ganzes Universum tat sich auf und hielt eine Fülle an Entdeckungen bereit.
Nachrichten über das Teleskop verbreiteten sich in Europa wie ein Lauffeuer.
In Prag, am Hof Kaiser Rudolph II., ging Johannes Kepler daran,
den Strahlengang des Teleskops zu verbessern.
In Antwerpen stellte der holländische Kartograph Michael van Langren
die ersten verlässlichen Mondkarten her, die das zeigten, was er
für Kontinente und Ozeane hielt.
Und Johannes Hevelius, ein wohlhabender Bierbrauer im heutigen Polen, baute riesige
Teleskope in seiner Sternwarte in Danzig.
Diese Sternwarte war so groß, dass sie drei Hausdächer überdeckte!
Doch die besten Instrumente jener Zeit wurden wahrscheinlich
von Christiaan Huygens in Holland hergestellt.
1655 entdeckte Huygens den größten aller Saturnmonde, Titan.
Einige Jahre später enthüllten seine Beobachtungen Saturns Ringsystem,
ein Phänomen, das Galilei nie verstanden hatte.
Und nicht zuletzt sah Huygens Strukturen und helle
Polkappen des Mars.
Sollten etwa gar Lebewesen auf dieser fernen, fremden Welt existieren?
Diese Frage beschäftigt Astronomen bis heute.
Die frühesten Fernrohre waren allesamt Refraktoren, die
Linsen benutzten, um Licht zu sammeln und zu fokussieren.
Später aber wurden die Linsen durch Spiegel ersetzt.
Das Spiegelteleskop wurde erstmals von Nicolaus Zucchius konstruiert
und später von Isaac Newton verbessert.
Im späten 18. Jahrhundert schließlich wurden die größten Spiegelfernrohre der Welt
von William Herschel, einem Musiker und Astronomen, gebaut.
Er arbeitete mit seiner Schwester Karoline zusammen.
In ihrem Haus in Bath, England, gossen die Herschels rotglühendes
geschmolzenes Metall in eine Gießform, und nach Abkühlung des Ganzen
polierten sie die Oberfläche, so dass sie das Sternenlicht reflektierte.
Im Laufe seines Lebens baute Herschel mehr als 400 Teleskope.
Die größten davon waren so gewaltig, dass er vier Diener brauchte, um
sie mittels verschiedener Seilzüge, Räder und Rollen zu bewegen,
was nötig war, um den Bahnen der Sterne am Himmel zu folgen,
die natürlich nur die Rotation der Erde widerspiegeln.
Herschel glich einem Wächter des Himmels, er ließ keine Stelle am Firmament aus
und katalogisierte Hunderte von Nebelflecken und Doppelsternen.
Er erkannte auch, dass die Milchstraße ein abgeplattetes System ist.
Und er vermaß sogar die Bewegung des Sonnensystems durch diese abgeflachte Scheibe,
indem er die Relativbewegungen der Sterne und der Planeten verfolgte.
Schließlich geschah es: Am 13. März 1781 entdeckte er einen neuen Planeten – Uranus.
Erst 200 Jahre später sollte die NASA-Sonde Voyager 2
den Astronomen einen ersten Einblick in die Details der Uranus-Welt geben.
In den fruchtbaren ländlichen Regionen Irlands baute William Parsons,
der dritte Graf von Rosse, das größte Teleskop des 19. Jahrhunderts.
Mit einem Metallspiegel von sagenhaften 1,8 Meter Durchmesser wurde
das Teleskop auch als „Leviathan von Parsonstown" bekannt.
In klaren, mondlosen Nächten saß der Graf an seinem Okular
und trat eine Reise durchs Universum an.
Etwa zum Orion-Nebel, der nun als Sternen-Geburtsstätte bekannt ist.
Oder zum mysteriösen Krabben-Nebel, dem Überrest einer Supernova-Explosion.
Und die Whirlpool-Galaxie?
Lord Rosse war der Erste, der ihre majestätische Spiralstruktur bemerkte.
Eine Galaxie wie unsere eigene, mit komplexen Wolken aus dunklem Staub und leuchtendem Gas,
Milliarden von Einzelsternen und, wer weiß,
vielleicht sogar erdähnlichen Planeten.
So wurde das Fernrohr unser neues Tor zum Universum.
2. Je größer desto besser
In der Nacht passen sich Ihre Augen an die Dunkelheit an.
Ihre Pupillen öffnen sich weiter, damit mehr Licht in Ihre Augen fallen kann.
Dadurch können Sie dunklere Gegenstände und schwächere Sterne sehen.
Jetzt stellen Sie sich einmal vor, dass Sie Pupillen mit einem Durchmesser von einem Meter hätten.
Sie würden ziemlich sonderbar aussehen, aber Sie hätten auch ein überirdisches Sehvermögen!
Und genau das schaffen Teleskope für Sie.
Ein Teleskop funktioniert wie ein Trichter.
Seine Objektivlinse oder sein Hauptspiegel sammeln das Sternenlicht und führen es in Ihrem Auge zusammen.
Je größer die Linse oder der Spiegel eines Teleskops sind, umso schwächere Objekte können Sie sehen.
Also ist die Größe wirklich entscheidend.
Aber wie groß kann man ein Teleskop bauen?
Na ja, nicht allzu groß, wenn es ein Refraktor – ein Linsenteleskop – ist.
Das Sternenlicht muss die Objektivlinse passieren.
Also kann man sie nur am Rand fassen.
Wenn die Linse nun zu groß ist, wird sie zu schwer und fängt an, sich unter ihrem eigenen Gewicht zu verformen.
Dadurch wird das Bild verzerrt.
Der größte Refraktor der Geschichte wurde 1897 am Yerkes-Observatorium außerhalb von Chicago fertig gestellt.
Seine Objektivlinse maß etwas über einen Meter.
Aber sein Rohr war unglaubliche 18 Meter lang.
Mit der Vollendung des Yerkes-Teleskops hatten die Konstrukteure von Linsenteleskopen ihre Grenzen weitgehend erreicht.
Sie wollen größere Teleskope?
Denken Sie an Spiegel.
In einem Spiegelteleskop wird das Sternenlicht von einem Spiegel reflektiert, anstatt eine Linse zu durchlaufen.
Das heißt, dass ein Spiegel viel dünner als eine Linse sein kann, und dass man seine Halterung hinten anbringen kann.
Als Resultat kann man viel größere Spiegel als Linsen bauen.
Vor einem Jahrhundert kamen große Spiegel nach Süd-Kalifornien.
Damals war der Mount Wilson ein abgelegener Gipfel in der Wildnis der San Gabriel – Berge.
Der Himmel war wolkenlos und die Nächte dunkel.
Hier baute George Ellery Hale zunächst ein 1.5-Meter-Teleskop.
Es war zwar kleiner als der außer Dienst gestellte Koloss des Lord Rosse, aber von viel besserer Qualität.
Und auch der Standort war weit besser.
Hale überredete den örtlichen Geschäftsmann John Hooker, ihm ein 2.5-Meter-Instrument zu finanzieren.
Tonnen von Glas und genietetem Stahl wurden auf den Mount Wilson geschleppt.
Das Hooker-Teleskop wurde 1917 fertig gestellt.
30 Jahre lang sollte es das größte Teleskop der Welt bleiben.
Ein großes Stück kosmischer Artillerie, bereit zum Vorstoß ins Universum.
Und der Vorstoß gelang.
Gemeinsam mit der unglaublichen Größe des neuen Teleskops
veränderte sich auch die Art, das Bild zu betrachten.
Die Astronomen schauten nicht länger durch das Okular des neuen Riesen.
Stattdessen sammelten sie das Licht stundenlang auf fotografischen Platten.
Nie zuvor hatte irgendjemand tiefer in den Kosmos geschaut.
Es zeigte sich, dass Spiralnebel vor einzelnen Sternen nur so strotzen.
Konnten sie riesig ausgedehnte Sternsysteme wie unsere eigene Milchstraße sein?
Im Andromeda-Nebel entdeckte Edwin Hubble eine besondere Art Stern,
der seine Helligkeit mit der Präzision eines Uhrwerks verändert.
Diese Beobachtungen erlaubten Hubble, die Entfernung zu Andromeda zu bestimmen:
fast eine Million Lichtjahre.
Spiralnebel wie Andromeda waren eindeutig eigenständige Galaxien.
Aber das war nicht die einzige unglaubliche Entdeckung.
Man fand heraus, dass sich die meisten dieser Galaxien von der Milchstraße entfernen.
Auf dem Mount Wilson fand Hubble heraus, dass nahe Galaxien kleine Fluchtgeschwindigkeiten haben,
während entfernte Galaxien sich viel schneller von uns weg bewegen.
Die Folgerung?
Das Universum dehnt sich aus.
Mit dem Hooker-Teleskop war den Wissenschaftlern die weitreichendste astronomische Entdeckung des 20. Jahrhundert gelungen.
Dank dieses Teleskops haben wir die Geschichte des Universums zurück verfolgt.
Vor etwas weniger als 14 Milliarden Jahren wurde das Universum
in einer gewaltigen Explosion von Raum und Zeit, Materie und Energie geboren,
die wir Urknall nennen.
Winzige Quantenfluktuationen wuchsen in der ursprünglichen Teilchensuppe zu Regionen größerer Dichte heran.
Daraus kondensierten Galaxien.
Eine atemberaubende Vielfalt von Größen und Formen.
Kernfusion im Herzen der Sterne bildete neue Atome.
Kohlenstoff, Sauerstoff, Eisen, Gold.
Supernova-Explosionen schleuderten diese schweren Elemente zurück in den Weltraum.
Rohmaterial für die Entstehung neuer Sterne.
Und Planeten!
Irgendwann, irgendwo, irgendwie entwickelten sich aus einfachen organischen Molekülen lebende Organismen.
Leben ist eines der Wunder in einem Universum, das sich ständig weiter entwickelt.
Wir sind Sternenstaub.
Es ist eine großartige Vision und eine mitreißende Geschichte,
die uns Beobachtungen durch Teleskope erzählen.
Man stelle sich vor: Ohne das Teleskop würden wir bloß sechs Planeten kennen
einen Mond, und ein paar tausend Sterne.
Die Astronomie wäre über ihre Anfänge noch nicht hinaus gekommen.
Wie verborgene Schätze haben die Vorposten des Universums seit unvordenklichen Zeiten
die Abenteuerlustigen herausgefordert.
Fürsten und Potentaten der Politik oder der Industrie ebenso wie Männer der Wissenschaft
haben den Lockruf des unerforschten Ozeans gespürt. Dank der instrumentellen Möglichkeiten
die sie zur Verfügung stellten, erweiterte sich der Horizont der Erkundung schnell.
George Ellery Hale hatte einen letzten Traum:
Ein Teleskop zu bauen, das doppelt so groß wie der bisherige Rekordhalter war.
Lernen Sie die große alte Dame der Astronomie des 20. Jahrhunderts kennen:
Das Fünf-Meter Hale-Teleskop auf dem Palomar Mountain.
Über fünfhundert Tonnen bewegliches Gewicht, und doch so präzise ausbalanciert,
dass es sich anmutig wie eine Ballerina bewegt.
Sein 40 Tonnen schwerer Spiegel zeigt Sterne, die 40 Millionen Mal schwächer sind als die mit bloßem Auge sichtbaren.
1948 fertiggestellt, schenkte uns das Hale-Teleskop unübertroffene Bilder von Planeten,
Sternhaufen, Nebeln und Galaxien.
Der Riese Jupiter mit seinen vielen Monden.
Der überwältigende Flammennebel.
Schwache Schleier aus Gas im Orion-Nebel.
Aber können wir noch größer werden?
Nun, sowjetische Astronomen versuchten es in den späten 1970er Jahren.
Hoch in den Bergen des Kaukasus bauten sie sie das Bolshoi Teleskop Azimutalnyi,
das einen Primärspiegel von sechs Metern Durchmesser aufwies.
Aber es wurde den Erwartungen nie wirklich gerecht.
Es war einfach zu groß, zu teuer und zu schwierig.
Mussten die Teleskopbauer an diesem Punkt also aufgeben?
Mussten sie ihre Träume von noch größeren Instrumenten begraben?
War die Geschichte des Teleskops zu einem vorzeitigen Ende gekommen?
Natürlich nicht.
Heute arbeiten Zehn-Meter Teleskope erfolgreich.
Und noch größere sind in Planung.
Was war die Lösung?
Neue Technologien.
3. Rettung durch neue Technologien
Genauso wie moderne Autos nicht mehr das Aussehen eines Ford-T-Modells haben, unterscheiden sich die
heutigen Teleskope sehr stark von ihren klassischen Vorgängern
wie zum Beispiel das Fünf-Meter-Hale-Teleskop.
Zum einen sind ihre Montierungen viel kleiner.
Früher war die äquatoriale Montierung üblich, bei welcher eine Achse
immer parallel zur Erdachse ausgerichtet ist.
Um Himmelsobjekten nachzufolgen, muss sich das Fernrohr lediglich
um diese Achse drehen, und zwar mit derselben Geschwindigkeit wie die Erde sich um ihre eigene Achse dreht.
Einfach, aber platzraubend.
Die modernen Alt-Azimut-Montierungen sind weitaus kompakter.
Auf solch einer Montierung ist das Fernrohr wie eine Kanone ausgerichtet.
Man wählt einfach die Richtung, stellt die Höhe ein, und schon kann es losgehen.
Das Problem ist die Nachführung der Himmelsbewegung.
Hierzu muss das Fernrohr praktisch um beide Achsen rotieren, und das mit verschiedenen Geschwindigkeiten.
Im Prinzip war das erst möglich, als Teleskope computergesteuert wurden.
Der Bau einer kleinen Montierung ist billiger.
Außerdem passt sie in eine kleinere Kuppel, was wiederum Kosten spart
und die Bildqualität verbessert.
Nehmen wir zum Beispiel das Keck-Zwillingsteleskop in Hawaii.
Obwohl seine Zehn-Meter-Spiegel doppelt so groß sind wie der Spiegel
des Hale-Teleskops, passen sie in kleinere Kuppeln
als jenes auf Mount Palomar.
Auch Teleskopspiegel haben eine Weiterentwicklung erfahren.
Früher waren sie dick und schwer.
Heutzutage sind es dünne Leichtgewichte.
Spiegel-Rohlinge, die viele Meter Durchmesser haben können, werden in riesigen, rotierenden Öfen gegossen.
Und doch sind sie weniger als 20 Zentimeter dick.
Eine ausgeklügelte Stützstruktur verhindert, dass der dünne Spiegel
unter seinem Eigengewicht springt.
Zusätzlich helfen computergesteuerte Kolben und Stellglieder, den Spiegel
in einer perfekten Form zu halten.
Das nennt sich aktive Optik.
Dabei geht es darum, jede Verformung des Hauptspiegels auszugleichen und zu korrigieren,
die durch Schwerkraft, Wind oder Temperaturunterschiede entsteht.
Außerdem wiegt ein dünner Spiegel ja viel weniger.
Das heißt die gesamte Stützstruktur einschließlich der Montierung
kann um ein Vielfaches kompakter und leichter sein.
Und billiger!
Das ist das 3,6-Meter-New-Technology-Teleskop,
das in den späten achtziger Jahren von europäischen Astronomen gebaut wurde.
Es diente als Prüfgerät für viele der neuen Technologien
beim Bau von Teleskopen.
Und sogar die Einhausung hat nichts gemein mit herkömmlichen Fernrohrkuppeln.
Das New-Technology-Teleskop war ein Riesenerfolg.
Es war an der Zeit, die Sechs-Meter-Grenze zu brechen.
Das Mauna-Kea-Observatorium liegt am höchsten Punkt im Pazifik,
4200 Meter über dem Meeresspiegel.
Touristen genießen die Sonne und die Meeresbrandung an den Stränden von Hawaii.
Aber hoch über ihnen kämpfen die Astronomen mit eisigen Temperaturen
und der Höhenkrankheit in ihrem Streben, die Geheimnisse des Universums zu entschlüsseln.
Die Keck-Fernrohre gehören zu den größten auf der Welt.
Ihre Spiegel sind je zehn Meter im Durchmesser und hauchdünn.
Ähnlich den Fliesen eines Badezimmerbodens bestehen sie aus 36 sechseckigen Teilstücken,
jedes von ihnen gesteuert bis zur Nanometer-Genauigkeit.
Wahre Riesen, der Himmelsbeobachtung gewidmet.
Die Kathedralen der Wissenschaft.
Einbruch der Nacht auf dem Mauna Kea.
Die Keck-Teleskope beginnen, Photonen aus entlegenen Regionen des Universums einzufangen.
Ihre Doppelspiegel sind vereint tatsächlich größer
als alle vorhergehenden Teleskope.
Welcher Fang wird ihnen heute Nacht ins Netz gehen?
Der Zusammenstoß zweier Galaxien, Milliarden von Lichtjahre entfernt?
Ein sterbender Stern, der seinen letzten Atem in einen Planetarischen Nebel aushaucht?
Oder vielleicht ein extrasolarer Planet, der möglicherweise Leben beherbergt?
Auf dem Cerro Paranal in der chilenischen Atacama-Wüste, der trockensten Gegend auf der ganzen Erde,
befindet sich die größte je erbaute Astronomie-Maschine”::
das europäische Very Large Telescope.
Tatsächlich besteht das VLT aus vier kombinierten Teleskopen.
Jedes verfügt über einen Spiegel mit 8,2 Metern Durchmesser.
Antu.
Kueyen.
Melipal.
Yepun.
Namen für Sonne, Mond, Kreuz des Südens und Venus in der Sprache der einheimischen Mapuche.
Die riesigen Spiegel wurden in Deutschland geschliffen, in Frankreich poliert, mit dem Schiff nach Chile gebracht
und schließlich langsam quer durch die Wüste transportiert.
Bei Sonnenuntergang öffnen sich die Schutzbauten der Teleskope.
Sternenlicht regnet auf die VLT-Spiegel herab.
Neue Entdeckungen werden gemacht.
Ein Laser durchbohrt den Nachthimmel.
Er projiziert 90 Kilometer über unseren Köpfen
einen künstliche Stern an den Nachthimmel.
Wellenfront-Sensoren messen die Verformung des Sterns
durch atmosphärische Turbulenzen.
Dann geben schnelle Computer Anweisungen an einen verformbaren Spiegel, wie er sich verbiegen muss,
um die Verzerrung zu korrigieren.
Und damit das „Zwinkern der Sterne auszumerzen.
Dieser große Zaubertrick der modernen Astronomie
nennt sich adaptive Optik.
Ohne diese Technik würde unser Blick auf das Universum von der Erdatmosphäre „verwischt.
Aber mit ihrer Hilfe sind unsere Bilder gestochen scharf.
Das andere Stück optischer Zauberkunst ist als Interferometrie bekannt.
Dabei nehmen wir das Licht von zwei getrennten Teleskopen
und kombinieren es zu einem Bild, wobei die Relativverschiebungen
zwischen den Wellenfronten erhalten bleiben.
Wenn man dabei exakt genug vorgeht, arbeiten die beiden Teleskope
zusammen als wären sie ein riesiger Spiegel
so groß wie der Abstand zwischen den beiden Teleskopen.
Die Interferometrie verleiht einem Teleskop wahrlich das Sehvermögen eines Adlers.
Sie gestattet selbst mit kleineren Fernrohren die Enthüllung eines Detailreichtums,
der sonst nur mit Großteleskopen möglich wäre.
Die Keck-Zwillinge auf dem Mauna Kea verbinden
sich regelmäßig zu einem Interferometer.
Im Fall des VLT können alle vier Teleskope zusammenarbeiten.
Zusätzlich können mehrere Kleinteleskope
dazugeschaltet werden, um die Sicht noch weiter zu schärfen.
Auf der ganzen Welt gibt es noch mehr Großteleskope.
Subaru und Gemini Nord auf dem Mauna Kea.
Gemini Süd und die Magellan-Teleskope in Chile.
Das Große Binokular Teleskop in Arizona.
Sie wurden an den bestmöglichen Orten errichtet.
Hoch oben und trocken, klar und dunkel.
Ihre Augen sind so groß wie Swimmingpools.
Sie sind alle mit adaptiver Optik ausgestattet, um
der „Verwischung durch atmosphärische Effekte entgegenzuwirken.
Und dank Interferometrie haben sie zeitweise die Sehkraft
eines virtuellen Giganten.
Das alles haben sie uns gezeigt:
Planeten.
Nebel.
Die tatsächlichen Größen und gequetschten Formen mancher Sterne.
Einen kühlen Planeten, der um einen Braunen Zwerg kreist.
Und gigantische Sterne, die um das Zentrum unserer Milchstraße wirbeln,
gelenkt durch die Schwerkraft eines supermassiven Schwarzen Lochs.
Wir haben es weit gebracht seit den Zeiten von Galileo Galilei.
Kapitel 4: Vom Silber zum Silizium
Als Galileo Galilei vor 400 Jahren anderen Menschen zeigen wollte, was er
durch sein Teleskop sah, musste er Zeichnungen anfertigen.
Das pockennarbige Gesicht des Mondes.
Der Tanz der Jupitertrabanten.
Sonnenflecken.
Oder die Sterne im Orion.
Er nahm seine Zeichnungen und veröffentlichte sie in einem kleinen Buch
mit dem Titel “Der Sternenbote”.
Das war der einzige Weg, seine Entdeckungen
mit anderen zu teilen.
Mehr als zwei weitere Jahrhunderte lang mussten Astronomen auch Künstler sein.
Während sie durch ihre Okulare spähten, fertigten sie detaillierte
Zeichnungen von dem an, was sie erblickten.
Die kahle Landschaft des Mondes.
Ein Sturm in der Jupiteratmosphäre.
Der zarte Gasschleier in einem fernen Nebel.
Und manchmal überinterpretierten sie, was sie sahen.
Dunkle, schnurgerade Gebilde auf der Oberfläche des Mars wurden für Kanäle gehalten,
die zivilisiertes Leben auf der Oberfläche des roten Planeten nahe legten.
Heute wissen wir, dass die Kanäle eine optische Täuschung waren.
Was Astronomen wirklich benötigten, war ein objektives Aufzeichnungsverfahren
für das von den Teleskopen gesammelte Licht, ohne dass die Information erst
durch ihre Gehirne und dann in die Zeichenstifte wandern musste.
Fotografie war die Rettung.
Die erste Daguerreotypie des Mondes.
Sie wurde 1840 von Henry Draper hergestellt.
Die Fotografie war weniger als 15 Jahre alt, aber die Astronomen
hatten bereits ihre revolutionären Möglichkeiten erkannt.
Aber wie funktionierte die Fotografie?
Die empfindliche Beschichtung einer fotografischen Platte enthält
kleine Körnchen aus Silberhalogeniden.
Setzt man sie dem Licht aus, werden sie dunkel.
Das Ergebnis war ein Negativbild des Himmels
mit dunklen Sternen auf hellem Hintergrund.
Der entscheidende Vorteil war jedoch, dass eine fotografische Platte
stundenlang belichtet werden konnte.
Wenn Sie den Nachthimmel mit Ihren eigenen Augen betrachten,
werden Sie auch nach Gewöhnung an die Dunkelheit nicht mehr und mehr Sterne sehen
nur weil sie länger hinschauen.
Aber genau das können Sie mit einer fotografischen Platte erreichen.
Sie können das Licht über Sunden sammeln und aufaddieren.
Das heißt, längere Belichtung enthüllt mehr und mehr Sterne.
Und mehr.
Und noch einige.
In den 1950er Jahren wurde das Schmidt-Teleskop am Palomar-Observatorium verwendet,
um den gesamten Nordhimmel abzulichten.
Das ergab fast 2.000 fotografische Platten, jede annähernd eine Stunde lang belichtet.
Eine Fundgrube für Entdeckungen.
Fotografie hatte die beobachtende Astronomie zu einer echten Wissenschaft gemacht.
Objektivierbar, messbar und reproduzierbar.
Aber Silber war langsam.
Man brauchte Geduld.
Das änderte sich durch die digitale Revolution.
Silizium ersetzte Silber.
Pixel ersetzten Körner.
Nicht einmal mehr in der Massenproduktion wird in Kameras fotografischer Film verwendet.
Stattdessen werden Bilder auf lichtempfindlichen Chips
sogenannten CCDs, aufgezeichnet.
Professionelle CCDs sind extrem effizient.
Und um sie noch empfindlicher zu machen, werden sie mit Hilfe von flüssigem Stickstoff
weit unter den Gefrierpunkt heruntergekühlt.
Nahezu jedes Photon wird registriert.
Die Belichtungszeiten können folge dessen viel kürzer sein.
Was bei der Himmelsdurchmusterung des Palomar-Observatoriums in einer Stunde erreicht wurde
leistet eine CCD heute in wenigen Minuten.
Mit einem kleineren Teleskop.
Die Silizium-Revolution ist längst nicht zu Ende.
Astronomen haben gewaltige CCD-Kameras mit
mehreren hundert Millionen Pixeln gebaut.
Und es kommt noch mehr.
Der große Vorteil digitaler Bilder ist nun einmal, dass sie digital sind.
Sie können alle mit Computern verarbeitet werden.
Astronomen benutzen spezielle Software, um
ihre Himmelsbeobachtungen zu bearbeiten.
Streckung oder Kontrastverstärkung enthüllen die schwächsten Besonderheiten
von Nebeln und Galaxien.
Farbkodierung verstärkt und lässt Strukturen hervortreten
die sonst nur schwer zu erkennen wären.
Außerdem kann man durch Kombination mehrerer Bilder des gleichen Objekts, die
mit verschiedenen Farbfiltern aufgenommen worden sind,
spektakuläre Bildkompositionen schaffen, die die Grenze
zwischen Wissenschaft und Kunst verwischen.
Auch Sie können von der digitalen Astronomie profitieren.
Noch nie war es so einfach, an die wunderbaren
Bilder des Kosmos zu gelangen und sie zu genießen.
Bilder des Universums sind immer nur einen Mausklick entfernt!
Robotische Teleskope, ausgestattet mit empfindlichen elektronischen Empfängern
überwachen den Himmel jetzt in diesem Moment.
Das Sloan-Teleskop in New Mexico hat über hundert Millionen Himmelobjekte
fotografiert und katalogisiert,
die Entfernungen zu einer Million Galaxien vermessen
und hunderttausend bislang unbekannte Quasare entdeckt.
Aber eine Himmelsdurchmusterung ist nicht genug.
Das Universum ist ständig im Wandel.
Eisige Kometen kommen und gehen, während sie Bruchstücke
in ihrem Kielwasser hinterlassen.
Asteroiden schwirren vorbei.
Entfernte Planeten umkreisen ihre Muttersterne, wobei sie zeitweise
Teile des Sternlichtes abschatten.
Supernovae explodieren, während anderswo neue Sterne geboren werden.
Pulsare blitzen auf, Gammastrahlen-Ausbrüche zünden, Schwarze Löcher wachsen.
Um dieses großartige Schauspiel der Natur zu verfolgen, wollen Astronomen
jährlich Gesamthimmelsdurchmusterungen durchführen.
Oder monatlich.
Oder zwei Mal pro Woche.
Das ist zumindest das ehrgeizige Ziel des Large Synoptic Survey Telescope.
Wenn dieses 2015 fertig gestellt ist, wird seine Drei-Gigapixel-Kamera
ein Webcam-Fenster ins Universum eröffnen.
Alle drei Nächte wird dieses Reflektorteleskop nahezu den gesamten
Himmel fotografieren und so die Träume der Astronomen übertreffen.
5. Das Unsichtbare sichtbar machen
Wenn Sie sich Ihr Lieblings-Musikstück anhören, empfangen Ihre Ohren
ein sehr breites Spektrum an Frequenzen, von den tiefsten Basstönen
bis hin zu den höchsten Vibrationen.
Nun stellen Sie sich vor, Ihr Gehör wäre nur für einen sehr begrenzten Bereich
an Frequenzen empfindlich.
Sie würden wahrscheinlich das Beste verpassen!
Aber so sieht im Grunde die Situation der Astronomen aus.
Unsere Augen sind nur für einen ganz kleinen Bereich
von Lichtfrequenzen empfindlich: Sichtbares Licht.
Wir sind jedoch komplett blind gegenüber allen anderen Arten von
elektromagnetischer Strahlung.
Im Kosmos gibt es jedoch viele Objekte, die
in anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums strahlen.
Zum Beispiel wurde in den 1930er Jahren durch Zufall entdeckt,
dass aus den Tiefen des Weltalls Radiowellen kommen.
Einige dieser Wellen haben dieselbe Frequenz wie Ihr Lieblings-
Radiosender. Sie sind aber schwächer und natürlich gibt es
hier nichts zu hören.
Um auf Empfang für das “Radiouniversum” zu gehen, braucht man zunächst
das passende Empfangsgerät: ein Radioteleskop.
Für nahezu alle Wellenlängen außer für die längsten ist ein Radioteleskop zunächst einfach eine Schüssel.
Sehr ähnlich dem Hauptspiegel eines optischen Teleskops.
Da Radiowellen jedoch sehr viel länger sind als sichtbare Lichtwellen,
muss die Oberfläche der Schüssel bei Weitem nicht so glatt sein
wie die Oberfläche eines Spiegels.
Deshalb ist es so viel einfacher, ein großes
Radioteleskop zu bauen als ein großes optisches Teleskop.
Noch dazu ist es im Radiowellenbereich viel leichter, Interferometrie zu betreiben.
Dies bedeutet, die Detailgenauigkeit der Beobachtung zu erhöhen,
indem man das Licht von zwei Einzelteleskopen kombiniert,
als ob sie Teil einer einzigen gigantischen Schüssel wären.
Das “Very Large Array” in New Mexico zum Beispiel besteht aus
27 Einzelantennen, von denen jede 25 Meter im Durchmesser misst.
Jede Antenne kanneinzeln bewegt und ausgerichtet werden, und in
ihrer größtmöglichen Konfiguration hat die durch das Array erzeugte
virtuelle Schüssel einen Durchmesser von 36 Kilometern.
Wie sieht das Universum im Radiobereich aus?
Unsere Sonne scheint sehr hell im Radiowellenbereich.
Genauso verhält es sich mit dem Zentrum unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße.
Aber es gibt noch mehr.
Pulsare zum Beispiel sind äußerst kompakte “Sternleichen”, die Radiowellen
in einem eng fokussierten Strahlenbündel aussenden.
Gleichzeitig rotieren sie mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Hundert
Umdrehungen pro Sekunde um die eigene Achse.
Ein Pulsar erscheint uns daher wie ein rotierender Radio-Leuchtturm.
Und was wir von ihnen sehen, ist eine sehr regelmäßige und schnelle
Abfolge von sehr kurzen Radiopulsen.
Daher auch der Name.
Die als Cassiopeia A bekannte Radioquelle ist tatsächlich
der Rest einer Supernova, die im 17. Jahrhundert explodiert ist.
Centaurus A, Cygnus A und Virgo A sind alles gigantische Galaxien, die
riesige Mengen an Radiowellen abstrahlen.
Jede Galaxie wird durch ein massereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum befeuert.
Einige dieser Radiogalaxien und Quasare sind so leuchtstark, dass
ihre Signale noch aus einer Entfernung von zehn Milliarden Lichtjahren ausgespürt werden können.
Außerdem gibt es noch ein schwaches, relativ kurzwelliges Rauschen im Radiobereich,
welches das gesamte Universum ausfüllt.
Dieses ist als Kosmische Hintergrundstrahlung bekannt
und ist das Echo des Urknalls.
Der Nachhall der heißen Startphase des frühen Universums.
Jeder einzelne Teil des Spektrums hat eine eigene Geschichte zu erzählen.
In Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängenbereich erforschen Astronomen
die Bildung von Galaxien im jungen Universum und den Ursprung
von Sternen und Planeten in unserer Milchstraße.
Ein Großteil dieser Strahlung wird jedoch durch den Wasserdampf unserer Atmosphäre abgeblockt.
Um sie zu beobachten, muss man in die Höhe und ins Trockene gelangen.
Zum Beispiel nach Llano de Chajnantor.
Fünf Kilometer über dem Meeresspiegel ist dieses surrealistische Plateau
in Nord-Chile der Entstehungsort von ALMA:
dem “Atacama Large Millimeter Array”.
Bei seiner Fertigstellung im Jahr 2014 wird ALMA das größte astronomische
Observatorium sein, das je gebaut wurde.
64 Antennen, jede einzelne 100 Tonnen schwer, werden im Einklang arbeiten.
Riesige Transporter werden sie über eine Fläche so groß wie London ausfahren, um
detaillierte Bilder zu erzeugen, oder sie eng zusammenbringen, um
einen ausgedehnteren Blick zu erhalten.
Jede Bewegung wird mit millimetergenauer Präzision erfolgen.
Viele Objekte im Universum leuchten auch im Infraroten.
Ursprünglich durch William Herschel entdeckt, wird die Infrarot-Strahlung oft auch
”Wärmestrahlung” genannt, weil sie von allen relative warmen Objekten emittiert wird,
auch von uns Menschen.
Sie sind wahrscheinlich mit der Infrarot-Strahlung besser vertraut, als Sie annehmen.
Denn auf der Erde wird diese Art Strahlung für
Nachtsichtgeräte und Kameras genutzt.
Um die schwache Infrarot-Strahlung von entfernten Objekten aufzuspüren, brauchen Astronomen allerdings
sehr empfindliche Detektoren, die auf nur wenige Grad
über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, um ihre eigene Wärmestrahlung zu unterdrücken.
Heute sind die meisten großen optischen Teleskope auch mit Infrarot-Kameras ausgestattet.
Sie erlauben uns, durch kosmische Gaswolken einfach hindurch zu schauen und enthüllen
neu geborene Sterne in ihrem Inneren, etwas, das im Optischen nicht beobachtet werden kann.
Schauen Sie sich zum Beispiel dieses optische Bild der berühmten Sternentstehungsregion im Orion-Nebel an.
Und sehen Sie, wie anders es durch die Augen
einer Infrarot-Kamera aussieht!
Im Infraroten wahrnehmen zu können ist auch sehr hilfreich, wenn man
die am weitesten von uns entfernten Galaxien untersucht.
Die neugeborenen Sterne in einer jungen Galaxie leuchten sehr hell im Ultravioletten.
Dieses ultraviolette Licht muss dann allerdings erst einmal Milliarden Lichjahre durch
das sich ausdehnende Universum reisen.
Die Expansion zieht die Lichtwellen so sehr in die Länge, dass sie, wenn wir sie empfangen,
bereits komplett in den Nah-Infrarot-Bereich verschoben sind.
Dieses schicke Instrument ist das MAGIC-Teleskop auf La Palma.
Es sucht den Himmel nach Kosmischen Gammastrahlen ab,
der energiereichste Strahlung in der Natur.
Glücklicherweise wird diese tödliche Gammastrahlung durch die
Erdatmosphäre abgehalten.
Aber sie lässt dabei Fingerabdrücke zurück, welche die Astronomen erforschen.
Nachdem die Gammastrahlen die Atmosphäre treffen, produzieren sie Kaskaden
hochenergetischer Teilchen.
Diese erzeugen dann ein schwaches Leuchten, das MAGIC sehen kann.
Und hier sehen Sie das “Pierre Auger”-Observatorium in Argentinien.
Es sieht nicht einmal wie ein Teleskop aus.
“Pierre Auger” besteht aus 1.600 Detektoren, verteilt über 3.000
Quadratkilometer.
Sie fangen die Sekundärteilchen von Kosmischen Strahlen von entfernten Supernovae
und von Schwarzen Löchern ein.
Und was ist mit Neutrinodetektoren, die in tiefen Minen oder unter der
Wasseroberfläche des Ozeans oder im Antarktischen Eis errichtet werden?
Könnte man sie auch Teleskope nennen?
Ja, warum nicht?
Schließlich beobachten sie das Universum, selbst wenn sie keine Daten des
elektromagnetischen Spektrums einfangen.
Neutrinos sind schwer fassbare Teilchen, die in der Sonne produziert werden
so wie auch bei Supernova-Explosionen.
Sie wurden sogar vom Urknall selbst produziert.
Im Gegensatz zu anderen elementaren Teilchen können Neutrinos sich durch normale
Materie hindurch bewegen, fast Lichtgeschwindigkeit erreichen, und sie haben keine elektrische Ladung.
Obwohl diese Teilchen schwer zu erforschen sind, sind sie reichlich vorhanden.
Jede Sekunde werden Sie von mehr als 50 Billionen Elektron-Neutrinos von der Sonne
bombardiert.
Schließlich haben Astronomen und Physiker mit vereinten Kräften begonnen,
Gravitationswellendetektoren zu bauen.
Diese “Teleskope” beobachten weder Strahlung noch fangen sie Teilchen ein.
Stattdessen messen sie die kleinen Verzerrungen in der Struktur der Raumzeit -
ein von Albert Einstein’s Relativitätstheorie vorhergesagtes Konzept.
Mit einer erstaunlichen Vielfalt von Instrumenten haben Astronomen uns
das volle Spektrum elektromagnetischer Strahlung eröffnet und sich sogar darüber hinaus gewagt.
Aber manche Beobachtungen können einfach nicht vom Boden aus durchgeführt werden.
Die Antwort?
Weltraumteleskope.
Kapitel 6: Jenseits der Erde
Das Hubble-Weltraumteleskop.
Es ist das bei weitem berühmteste Teleskop aller Zeiten.
Und das aus gutem Grund.
Hubble hat so viele Bereiche der Astronomie revolutioniert.
Nach heutigen Standards ist der Spiegel von Hubble eigentlich recht klein.
Er durchmisst nur etwa 2,4 Meter.
Aber seine Lage ist - im wörtlichen Sinne - überirdisch.
Hoch über den verzerrenden Effekten der Atmosphäre hat es eine außerordentlich
scharfe Sicht auf das Universum.
Außerdem kann Hubble auch Ultraviolett- und nahes Infrarot-Licht sehen.
Dieses Licht ist für bodengebundene Teleskope einfach unsichtbar, weil
es von der Atmosphäre abgeschirmt wird.
Kameras und Spektrographen, manche so groß wie eine Telefonzelle
zerlegen und registrieren das Licht von entfernten kosmischen Ufern.
Wie jedes bodengebundene Teleskop wird auch Hubble von Zeit zu Zeit aufgerüstet.
Astronauten führen auf Weltraumspaziergängen die Wartungs-Arbeiten durch.
Beschädigte Elemente werden in Stand gesetzt.
Und ältere Instrumente werden gegen neuere
mit modernster Technologie ausgetauscht.
Hubble ist die treibende Kraft in der beobachtenden Astronomie geworden.
Und es hat unser Verständnis des Kosmos gewandelt.
Mit seinen scharfen Weltraumaugen beobachtete Hubble jahreszeitliche Veränderungen auf dem Mars
einen Kometen-Einschlag auf dem Jupiter
eine Seiten-Ansicht der Saturnringe
und sogar die Oberfläche des winzigen Pluto.
Es enthüllte den Lebenszyklus der Sterne, von ihrer Geburt und ihren frühesten Lebensjahren
in einer Kinderkrippe ausstaubhaltiger Gaswolken, bis hin zu ihrem letzten Abschied:
als zarte Nebel, langsam von sterbenden Sternen ins All geblasen
oder als gigantische Supernova-Explosionen, die fast ihre Heimat-Galaxie überstrahlen.
Tief im Orion-Nebel sah Hubble sogar die Brutstätten neuer
Sonnensysteme: Staubige Scheiben um neugeborene Sterne, die vielleicht bald
zu Planeten kondensieren.
Das Weltraumteleskop studierte mehrere tausend Einzelsterne in riesigen
Kugelsternhaufen, den ältesten Sternenfamilien des Universums.
Und natürlich Galaxien.
Nie zuvor hatten Astronomen so viele Details gesehen.
Majestätische Spiralen, absorbierende Staub-Bänder, heftige Kollisionen.
Extrem lange Belichtungen leerer Himmelsbereiche offenbarten
tausende lichtschwache Galaxien, Milliarden Lichtjahre weit entfernt.
Photonen, die ausgesandt wurden, als der Universum noch jung war.
Ein Fenster in die ferne Vergangenheit, das neuen Aufschluss gibt über den
sich ewig wandelnden Kosmos.
Hubble ist nicht das einzige Teleskop im All.
Dies ist das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA, gestartet im August 2003.
Es ist gewissermaßen Hubbles Äquivalent für das Infrarote.
Spitzer hat einen Spiegel, der nur 85 Zentimeter durchmisst.
Aber das Teleskop versteckt sich hinter einem Hitze-Schild, der es
vor der Sonne schützt.
Und seine Empfänger sind in einen Dewar gebettet, der mit flüssigem Helium gefüllt ist.
Hier werden die Empfänger auf nur ein paar Grad über dem
absoluten Nullpunkt heruntergekühlt.
So werden sie extrem empfindlich.
Spitzer hat ein staubiges Universum offenbart.
Dunkle, undurchsichtige Staubwolken glühen im Infraroten, wenn sie
von Innen erhitzt werden.
Stoßwellen galaktischer Kollisionen fegen den Staub zu auffälligen Ringen
und Gezeiten-Strukturen zusammen, neuen Orten allgegenwärtiger Sternentstehung.
Staub entsteht auch im Nachspiel eines Sternentods.
Spitzer hat entdeckt, dass Planetarische Nebel und Supernova-Überreste
voller Staubpartikel sind, als Bausteine eine Voraussetzung für zukünftige Planeten.
In anderen Infrarot-Wellenlängen kann Spitzer mitten durch eine Staubwolke hindurch sehen
und die in ihren dunklen Kernen verborgenen Sterne offenbaren.
Schließlich haben die Spektrographen des Teleskops
die Atmosphären extrasolarer Planeten studiert – Gasriesen wie Jupiter,
die in nur wenigen Tagen um ihren Heimatstern herum rasen.
Und was ist mit Röntgen- und Gammastrahlung?
Diese werden vollständig von der Erdatmosphäre abgeblockt.
Ohne Weltraumteleskope wären die Astronomen deshalb völlig blind
für diese energiereichen Strahlungsarten.
Weltraumteleskope für Röntgen- und Gammastrahlen zeigen das heiße
energiereiche und gewalttätige Universum der Galaxienhaufen
Schwarzen Löchern und galaktischen Kollisionen.
Sie sind aber schwer zu konstruieren.
Energiereiche Strahlung durchdringt gewöhnliche Spiegel.
Röntgenstrahlen lassen sich nur mit verschachtelten Spiegel-Schalen fokussieren, die aus purem Gold bestehen.
Und Gamma-Strahlen werden mit komplizierten Loch-Kameras untersucht
oder mit gestapelten Szintillatoren, die kurze Blitze normalen Lichts abgeben
wenn sie von einem Gammastrahlen-Photon getroffen werden.
In den 1990er Jahren betrieb die NASA das Compton-Gammastrahlen-Observatorium.
Es war damals der größte und massivste Wissenschafts-Satellit
der je gestartet wurde.
Ein vollständiges Physik-Labor im All.
2008 wurde GLAST zum Nachfolger von Compton:
Das “Gammastrahlen-Großflächen-Weltraumteleskop”.
Es wird alles Hochenergetische im Universum studieren
von dunkler Materie bis zu Pulsaren.
Mittlerweile haben die Astronomen zwei Röntgen-Teleskope im All.
NASAs Chandra-Röntgenobservatorium und ESAs XMM-Newton-Observatorium
untersuchen beide die heißesten Orte des Universums.
So sieht der Himmel im Röntgenlicht aus.
Ausgedehnte Strukturen sind Gaswolken, die durch Stoßwellen in Supernova-Überresten
auf mehrere Millionen Grad erhitzt wurden.
Die hellen Punkt-Quellen sind Röntgen-Doppelsterne: Neutronensterne oder
Schwarze Löcher, die Material von einem Begleitstern aufsaugen.
Dieses heiße, einstürzende Gas sendet Röntgenstrahlung aus.
Ebenso enthüllen Röntgenteleskope supermassive Schwarze Löcher in
den Zentren weit entfernter Galaxien.
Materie, die spiralförmig einwärts läuft, wird heiß genug, um im Röntgenlicht zu glühen
kurz bevor sie ins Schwarze Loch stürzt und aus dem Blickfeld verschwindet.
Heißes, aber dünnes Gas füllt auch den Raum zwischen den einzelnen Galaxien
in einem Galaxienhaufen.
Manchmal wird dieses Gas eines Haufens noch stärker erhitzt
wenn Galaxienhaufen kollidieren und verschmelzen.
Noch erstaunlicher sind Gammastrahlen-Ausbrüche, sogenannte Gamma Ray Bursts, die energiereichsten
Ereignisse im Universum überhaupt.
Es sind katastrophale Explosionen am Ende sehr massereicher, schnell
rotierender Sterne.
In weniger als einer Sekunde setzen sie mehr Energie frei, als die Sonne es in
zehn Milliarden Jahren tut.
Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton und GLAST
sind allesamt vielseitige Riesen.
Aber manche Weltraumteleskope sind viel kleiner und haben weitaus
spezialisiertere Missionen.
Nehmen wir zum Beispiel COROT.
Dieser französische Satellit ist der Untersuchung stellaren Seismologie und
extrasolarer Planeten gewidmet.
Oder der NASA-Satellit Swift, ein kombiniertes Röntgen- und Gammastrahlen-Observatorium
konstruiert, um die Mysterien der Gamma Ray Bursts zu enträtseln.
Und dann ist da noch WMAP, die „Wilkinson-Mikrowellen-Anisotropie-Sonde“.
In nur gut zwei Jahren im All hat sie bereits die kosmische
Hintergrundstrahlung in ungekanntem Detail kartografiert.
WMAP hat Kosmologen den bisher besten Blick in die frühesten
Phasen des Universums vor mehr als 13 Milliarden Jahren ermöglicht.
Die Eroberung des Weltraums war eine der aufregendsten
Entwicklungen in der Geschichte des Teleskops.
Was passiert als Nächstes?
7. Was bringt die Zukunft?
In Arizona wurde der erste Spiegel für das
Giant Magellan Telescope” gegossen.
Dieses gewaltige Instrument wird am Las Campanas
Observatorium in Chile gebaut.
Seine sieben Spiegel, jeder von ihnen hat einen Durchmesser von gut acht Metern,
werden wie die Blütenblätter einer Blume angeordnet sein.
Gemeinsam werden sie mehr als vier Mal so viel Licht sammeln können
als jedes heute existierende Teleskop.
Das für 2015 geplante „Californian Thirty Meter Telescope
entspricht eher einer gigantischen Version des Keck-Teleskops.
Mehrere hundert Einzelsegmente bilden einen gewaltigen Spiegel,
der so groß wie ein sechsstöckiges Hochhaus sein wird.
In Europa existieren fertige Pläne für das „European Extremely Large Telescope.
Sein Spiegel wird mit 42 Meter Durchmesser – das entspricht der Größe
eines olympischen Schwimmbeckens – die doppelten Fläche des
30-Meter-Teleskops erreichen.
Diese künftigen Riesenfernrohre sind für Beobachtungen im Infrarotbereich optimiert und werden
allesamt mit empfindlichen Instrumenten und adaptiver Optik ausgestattet sein.
Mit ihrer Hilfe sollte es möglich sein, die früheste Generation von Galaxien
und Sternen in der Geschichte des Universums zu enthüllen.
Darüber hinaus werden sie uns vielleicht die erste direkte Aufnahme
eines Planeten in einem anderen Sonnensystem liefern.
Für die Radioastronomen sind 42 Meter kleine Fische”..
Sie schalten zahlreiche kleinere Instrumente zusammen, um
einen viel größeren Empfänger zu schaffen.
In Holland ist gerade LOFAR, eine Empfangsanlage für Niedrigfrequenzen,
im Entstehen.
30.000 Antennen werden durch optische Glasfaserkabel mit einem zentralen Supercomputer verbunden.
Das moderne Design sieht keine beweglichen Teile vor, doch Beobachtungen sind in
acht verschiedene Richtungen gleichzeitige möglich.
Die neuartige Technologie von LOFAR wird wahrscheinlich ins
„Square Kilometre Array einfließen, das derzeit an der Spitze der Wunschliste
der Radioastronomen rangiert.
Die internationale Anlage soll in Australien oder Südafrika errichtet werden.
Große Parabolantennen und kleine Empfänger werden zusammen
ein unglaublich detailliertes Abbild des Radiohimmels liefern.
Mit einer Gesamt-Sammelfläche von einem Quadratkilometer wird
diese Anlage das bei weitem empfindlichste Radioteleskop sein,
das je gebaut wurde.
Galaxien in der Entstehungsphase, energiereiche Quasare, blinkende Pulsare
keine Radioquelle wird vor den neugierigen Augen des
Square Kilometer Array sicher sein.
Das Instrument wird sogar nach möglichen Radiosignalen
außerirdischer Zivilisationen lauschen.
Und wie siehts mit dem Weltraum aus?
Das Hubble-Weltraumteleskop wird nach seiner fünften und letzten Service-Mission
noch bis etwa 2013 im Dienst sein.
Etwa zu dieser Zeit soll sein Nachfolger in den Weltraum geschossen werden.
Treffen Sie das James-Webb-Weltraumteleskop, ein Infrarotobservatorium im All,
das nach einem ehemaligen Leiter der NASA benannt wurde.
Im All entfalten sich die Segmente des 6,5 Meter-Spiegels
wie die Knospe einer Blüte – er ist sieben Mal empfindlicher
als Hubble.
Ein großer Sonnenschild sorgt dafür, dass die Optik und die tiefgekühlten
Instrumente immer im Schatten bleiben, um ihre Betriebstemperatur bei
sagenhaften minus 233 Grad Celsius zu halten.
Das James Webb Weltraumteleskop wird nicht um die Erde kreisen.
Stattdessen wird es 1,5 Millionen Kilometer von unserem Planeten entfernt
in eine Parkposition gebracht, auf einer weitläufigen Umlaufbahn um die Sonne.
Vor einem halben Jahrhundert war das Hale-Teleskop auf dem Mount Palomar
das bislang größte in der Geschichte.
Bald wird ein noch größeres Fernrohr in den Tiefen des Weltraums fliegen.
Über die aufregenden Entdeckungen, die es machen wird, können wir heute nur spekulieren.
Bleiben Sie also dran!
In der Zwischenzeit entwickeln findige Ingenieure
am laufenden Band revolutionäre Modelle für neue Teleskope.
In Kanada haben Wissenschaftler ein sogenanntes Flüssigspiegel-Teleskop” gebaut.
Bei dieser Teleskopart wird das Sternenlicht nicht von einem
festen Spiegel reflektiert, sondern von einer gewölbten Oberfläche
aus flüssigem Quecksilber.
Aufgrund ihrer Funktionsweise können Quecksilber-Teleskope nur senkrecht nach oben schauen,
aber ihr großer Vorteil ist, dass sie verhältnismäßig billig
und leicht zu bauen sind.
Radioastronomen wollen eine Aufreihung kleiner Antennen ähnlich wie LOFAR
auf der Mondoberfläche installieren, so weit wie nur möglich entfernt
von potentiellen irdischen Störquellen.
Wer weiß, vielleicht wird eines Tages sogar ein optisches Großteleskop
auf der Mondrückseite errichtet werden.
Auch Röntgenastronomen hoffen, durch die Nutzung von Weltraumteleskopen
und speziellen Blenden ihre Sehkraft in
Zukunft gewaltig zu verbessern.
Unter Umständen gelingt ihnen sogar eine Aufnahme vom Rand
eines Schwarzen Lochs.
Vielleicht wird auch eines Tages ein Teleskop eine der tiefgründigsten
Fragen der Menschheit beantworten können: Sind wir allein im Universum?
Wir wissen, dass es da draußen andere Sonnensysteme gibt.
Wir vermuten sogar, dass es erdähnliche Planeten
mit flüssigem Wasser gibt.
Aber
gibt es Leben?
Das Auffinden solcher extrasolarer Planeten hat sich als sehr schwierig erwiesen.
Oftmals verbergen sie sich vor den Astronomen in dem intensiven Licht,
das von ihren Muttergestirnen ausgeht.
Eines Tages sorgen vielleicht Interferometer, die in die Dunkelheit des Alls
geschossen werden, für eine ungewöhnliche Antwort.
Die NASA zieht im Moment ein Projekt in Erwägung, das
nach erdähnlichen Planeten suchen soll.
Und europäische Wissenschafter planen gerade die Darwin-Mission.
Sechs Weltraumteleskope kreisen im Formationsflug um die Sonne.
Laser kontrollieren die Abstände der Teleskope untereinander bis auf den Nanometer genau.
Zusammen besitzen sie ein unglaubliches Auflösungsvermögen und sind in der Lage,
das störende, grelle Licht von Sternen auszublenden, um so
erdähnliche Planeten bei anderen Sternen tatsächlich sehen zu können.
Dann müssen die Astronomen das Licht untersuchen, das von den Planeten reflektiert wird.
Es zeigt die spektroskopischen Fingerabdrücke” der Atmosphäre der Planeten.
Wer weiß, vielleicht werden wir in 15 Jahren die Signaturen
von Sauerstoff, Methan und Ozon nachweisen können.
Die Wegweiser des Lebens.
Das Universum ist voller Überraschungen.
Der Himmel fasziniert uns Menschen immer wieder.
Kein Wunder, dass Hunderttausende Amateurastronomen
auf der ganzen Welt jede klare Nacht nach draußen gehen,
um den Kosmos zu bestaunen.
Ihre Teleskope sind viel besser als die Instrumente,
die Galileo benutzte.
Mit ihren digitalen Kameras übertreffen sie sogar die fotografischen Aufnahmen,
die Forscher vor wenigen Jahrzehnten gemacht haben.
Das Bestreben der Astronomen, den Kosmos mit Hilfe von Teleskopen
zu verstehen, ist erst 400 Jahr alt.
Es gibt noch jede Menge unerforschtes Land da draußen.
Viel haben wir bereits erreicht, seit dem Galileo vor vier Jahrhunderten begann,
mit Hilfe seines Fernrohrs eine Karte des Himmels zu zeichnen.
Noch immer beobachten wir das Universum mit Teleskopen
nicht nur auf der Erde, sondern auch in den unendlichen Weiten des Alls.
Der Keim der Menschheit liegt in unserem scheinbar niemals enden wollenden
Einfallsreichtum und Forscherdrang.
Wir haben eben erst begonnen, einige der größten Fragen zu beantworten,
die jemals gestellt wurden.
Wir haben über 300 Planeten um andere Sterne in
unserer Milchstraße entdeckt, und organische Moleküle auf Planeten,
die ferne Sterne umkreisen, gefunden.
Diese unglaublichen Entdeckungen mögen wie der Höhepunkt menschlicher Forschung erscheinen,
aber zweifelsohne kommt das Beste erst.
Auch Sie können zu den Entdeckern gehören.
Blicken Sie hinauf und staunen Sie.