Im Jahr 1888 äußerte der Astronom Simon Newcomb nun berüchtigte Worte: „Wir nähern uns wahrscheinlich der Grenze von allem, was wir über Astronomie wissen können.“ Dies war ein Zeitalter kurz vor der Identifizierung schwacher Nebel als separate Galaxien, Einsteins spezieller und allgemeiner Relativitätstheorie und einer Zeit, in der eine hypothetische Substanz namens Äther den Kosmos durchdringen sollte.
Newcomb würde die Astronomie heute kaum wiedererkennen. Moderne Observatorien decken das elektromagnetische Spektrum ab und enthüllen die Geheimnisse eines ebenso seltsamen wie wunderbaren Universums. Moderne Astronomen blicken selten durch ein Okular, wenn dies mit solch bizarren Instrumenten überhaupt möglich wäre. Was folgt, sind einige der einzigartigsten professionellen bodengestützten Observatorien, die heute in Betrieb sind und unser Verständnis des Universums, in dem wir leben, zurückdrängen.
Die vier Gammastrahlen-Teleskope im VERITAS-Array. (Kredit: VERITAS/The National Science Foundation ).
VERITAS:Das am Fred Lawrence Whipple Observatory im Süden von Arizona ansässige Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System ( VERITAS ) ist ein Observatorium zur Beobachtung hochenergetischer Gammastrahlen. Sein Array besteht aus vier 12-Meter-Apertur-Reflektoren mit jeweils 350 Spiegelszintillatoren. Jedes VERITAS-Array hat ein Sichtfeld von 3,5 Grad und das Array ist seit 2007 voll funktionsfähig. VERITAS wurde verwendet, um aktive galaktische Kerne, Gammastrahlenausbrüche und den Krebsnebelpulsar zu untersuchen.
Blick in eine der Detektorbohrungen von IceCube. (Kredit: IceCube-Zusammenarbeit /NSF).
Eiswürfel:Nicht der Rapper, Eiswürfel ist ein Neutrino-Detektor in der Amundsen-Scott-Südpolstation in der Antarktis. IceCube überwacht Neutrino-Wechselwirkungen mithilfe von Tausenden von Photomultipliern, die bis zu 2,45 Kilometer tief im antarktischen Eisschild schweben. Mit insgesamt 86 im Jahr 2011 fertiggestellten Detektorsträngen ist IceCube derzeit das weltweit größte Neutrino-Observatorium und Teil des weltweiten Supernova-Frühwarnsystems. IceCube wird auch WMAP- und Planck-Daten ergänzen und kann tatsächlich den Schatteneffekt des Mondes „sehen“, der kosmische Strahlenmyonen blockiert.
Das Liquid Mirror Telescope des NASA Orbital Debris Observatory. (Quelle: NASA Orbital Debris Program Office)
Flüssigkeitsspiegelteleskope:Eines der bizarrsten optischen Designs in der Welt der Astronomie, Flüssigkeitsspiegelteleskope Verwenden Sie eine große rotierende Quecksilberschüssel, um einen Parabolspiegel zu bilden. Das Design ist kostengünstig, hat aber den kleinen Nachteil, direkt auf den Zenit zielen zu müssen, während ein Himmelsstreifen über ihm vorbeizieht. Die NASA verwendete von 1995 bis 2002 ein 3-Meter-Flüssigkeitsspiegelteleskop als Teil ihres Orbital Debris-Observatoriums in der Nähe von Cloudcroft, New Mexico. Das größte der Welt (und das 18. größte optische Teleskop insgesamt) ist das 6-Meter-Teleskop Großes Zenith-Teleskop im Malcolm Knapp Research Forest der University of British Columbia.
Eine Luftaufnahme von LIGO Hanford. (Bildnachweis: Gary White/Mark Coles/California Institute of Technology/ LIGO / NSF ).
VERKNÜPFUNG:Das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) wurde entwickelt, um eingehende Schwerewellen zu erkennen, die durch Verschmelzungen von Pulsaren und Schwarzen Löchern verursacht werden, und besteht aus zwei Einrichtungen, von denen eine in Hanford, Washington, und eine andere in Livingston, Louisiana, ansässig ist. Jeder Detektor besteht aus zwei 2 Kilometer langen Fabry-Pérot-Armen und misst einen durch sie geschossenen Laserstrahl mit höchster Präzision. Zwei geographisch getrennte Interferometer werden benötigt, um terrestrische Interferenzen zu isolieren und eine Richtung einer eintreffenden Schwerewelle auf der Himmelskugel anzugeben. Bisher wurden von LIGO keine Schwerewellen entdeckt, aber es wird erwartet, dass diese Entdeckung ein ganz neues Feld der Astronomie eröffnet.
Die VLBA-Antenne befindet sich in St. Croix auf den Jungferninseln. (Credit: Bild mit freundlicher Genehmigung der NRAO/AUI/NSF ).
Das sehr lange Baseline-Array:Eine Serie von 10 Radioteleskopen mit einer Auflösung von der Größe eines Kontinents, das Very Long Baseline Array ( VLBA ) beschäftigt Observatorien in den kontinentalen Vereinigten Staaten, Saint Croix auf den Amerikanischen Jungferninseln und Mauna Kea, Hawaii. Mit einer Basislinie von über 8.600 Kilometern und einer Auflösung von unter einer Millibogensekunde bei 4 bis 0,7 Zentimeter Wellenlänge ist dies praktisch das längste Radiointerferometer der Welt. Die VLBA wurde verwendet, um H2O-Megamaser in aktiven galaktischen Kernen zu untersuchen und ultrapräzise Positionen und Eigenbewegungen von Sternen und Galaxien zu messen.
VERSPRECHEN:Das LOW Frequency Radio Array liegt nördlich der Stadt Exloo in den Niederlanden und ist ein Phased-Array mit 25.000 Antennen mit einer effektiven Erfassungsfläche von 300.000 Quadratmetern. Das macht VERSPRECHEN eines der größten existierenden einzeln verbundenen Radioteleskope. LOFAR ist auch ein Proof-on-Konzept für seinen späteren Nachfolger, das Square Kilometre Array, das gemeinsam in Südafrika, Australien und Neuseeland gebaut werden soll. Zu den wichtigsten Projekten mit LOFAR gehören extragalaktische Vermessungen, die Erforschung der Natur der kosmischen Strahlung und Studien zum Weltraumwetter.
Einer der Wassertankdetektoren im Pierre-Auger-Observatorium. (Wikimedia-Bild in der Public Domain).
Das Pierre-Auger-Observatorium:Ein Observatorium für kosmische Strahlung in Malargüe, Argentinien, Pierre-Auger-Observatorium wurde 2008 fertiggestellt. Dieses einzigartige Instrument besteht aus 1600 Cherenkov-Strahlungsdetektoren in Wassertanks, die über 3.000 Quadratkilometer verteilt sind, sowie vier ergänzenden Fluoreszenzdetektoren. Zu den Ergebnissen von Pierre Auger gehörten bisher die Entdeckung einer möglichen Verbindung zwischen einigen der beobachteten Ereignisse mit der höchsten Energie und aktiven galaktischen Kernen.
Die GONG-Installation am Cerro Tololo Interamerican Observatory in Chile. (Kredit: GONG/NSO/AURA/NSF ).
GONG:Die Sonne im Blick zu behalten ist das Ziel der Global Oscillation Network Group , ein weltweites Netzwerk von sechs Sonnenteleskopen. GONG wurde 1991 aus einer ersten Untersuchung von 15 Standorten gegründet und bietet Echtzeitdaten, die die weltraumgestützten Bemühungen zur Überwachung der Sonne durch die Raumsonden SDO, SHO und STEREO A & B ergänzen. GONG-Wissenschaftler können sogar die Sonnenseite mithilfe von Helioseismologie überwachen!
Ein Teil des Allen-Teleskop-Arrays. (Kredit: Seth Shostak/Das SETI-Institut. Mit Genehmigung verwendet).
Das Allen-Teleskop-Array:Das am Hat Creek 470 Kilometer nordöstlich von San Francisco gelegene Array wird schließlich aus 350 gregorianischen Fokus-Funkantennen bestehen, die SETIs Suche nach außerirdischer Intelligenz unterstützen werden. Im Jahr 2007 wurden 42 Antennen in Betrieb genommen, und ein Budgetmangel im Jahr 2011 brachte den Status des Arrays in die Schwebe, bis eine vorläufige Entscheidung getroffen wurde Finanzierungsziel von 200.000 US-Dollar wurde im August 2011 erreicht.
Das YBJ-Observatorium für kosmische Strahlung:Das Yangbajing International Cosmic Ray Observatory liegt hoch auf der tibetischen Hochebene und ist eine gemeinsame japanisch-chinesische Initiative. Ähnlich wie Pierre-Auger, der YBJ-Observatorium für kosmische Strahlung verwendet Szintillatoren, die zusammen mit Hochgeschwindigkeitskameras verteilt sind, um auf Wechselwirkungen mit kosmischer Strahlung zu achten. YBJ beobachtet den Himmel kontinuierlich in kosmischer Strahlung und hat Quellen aus dem Krebsnebel-Pulsar eingefangen und eine Korrelation zwischen solaren und interplanetaren Magnetfeldern und dem eigenen „kosmischen Strahlenschatten“ der Sonne gefunden. Auch das 3-Meter-Radioteleskop KOSMA wird aus der Schweiz in das YBJ-Observatorium in Tibet verlegt.