Jeder liebt Laser. Und das Einzige, was besser ist als ein Haufen Laser, ist ein Haufen Laser an einem der (bald) größten Teleskope der Welt, dem E-ELT. Nun, vielleicht ein Haufen Laser auf einem zeitreisenden T. Rex, der in Ihrem Observatorium auftaucht und verlangt, die Orte und Flugbahnen der ankommenden Asteroiden zu kennen. Das ist vielleicht besser. Für die Dinosaurier; nicht für uns.
Erstes Licht für die Europäisches extrem großes Teleskop (E-ELT) ist noch Jahre entfernt. Wenn es sein kraftvolles und sensibles Auge öffnet, ist es das größte optische / Infrarot-Gerät der Welt extrem großes Teleskop . Sein Hauptspiegel wird satte 39,3 Meter (130 Fuß) im Durchmesser haben. Natürlich ist der Spiegel kein einziger monolithischer Glasklumpen; es ist in 798 sechseckige Elemente unterteilt, die alle zusammenarbeiten.
Aber all diese Beobachtungsleistung ist praktisch nutzlos oder zumindest stark eingeschränkt, ohne einen Strauß Laser, der ihr dabei hilft, ihr Ding zu erfüllen. Und was für ein Strauß wird es haben.
Das EELT soll 2024 erstes Licht sehen. Diese Abbildung zeigt den Maßstab des Teleskops und zeigt auch seinen segmentierten Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 39,3 Metern (130 Fuß). Bildquelle: ESO
Moderne Teleskope wie das E-ELT verwenden Laser als Leitsterne in ihren adaptive Optiksysteme . Ohne sie wären sie stark eingeschränkt.
Wir sind es gewohnt, superscharfe und detaillierte astronomische Bilder auf unseren Computerbildschirmen anzuzeigen. Dafür ist vor allem das Hubble-Weltraumteleskop verantwortlich, und eine ganze Generation ist mit dem Zugriff auf diese Bilder aufgewachsen. Aber nicht jedes Teleskop kann im Weltraum sein. Die größten und mächtigsten sind hier auf der Erde.
Mit bloßem Auge funkeln Sterne. Das ist großartig. Dieses Funkeln wird jedoch durch Störungen in der Atmosphäre durch Wind und Temperatur verursacht, die verzerren astronomisches Sehen . Um das zu bewältigen, verwenden das E-ELT und andere terrestrische Teleskope Laserleitsterne und adaptive Optik (AO)-Systeme.
Dieses Bild zeigt schematisch astronomischeSehen, ein Prozess, bei dem das Licht von einem (weit entfernten) Objekt durch die Erdatmosphäre gestört wird. Die Wellenfront tritt oben ein und wandert durch die inhomogene Atmosphäre. Dabei wird die Wellenfront verzerrt, was zu einem verschwommenen Bild führt. Die beiden Größen r_0 und t_0 bezeichnen die räumliche bzw. zeitliche Kohärenzlänge. Bildnachweis: Von 2pem – Eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15279464
Das Licht, das von einem fernen Stern kommt, ist a ebene Welle . Für ein Weltraumteleskop wie Hubble muss es nur diese ebene Welle auf seinen Detektor fokussieren. Aber bei einem bodengestützten Teleskop wie dem E-ELT wird die ebene Welle durch die Atmosphäre verzerrt. Die Laserleitsterne und das AO-System ermöglichen es dem Teleskop, diese atmosphärischen Verzerrungen zu erkennen und darauf zu reagieren, um die ebene Welle klar zu halten.
Die Laser erzeugen einen künstlichen Stern am Himmel, den das AO-System beobachten kann. Durch die Beobachtung dieses künstlichen Sterns kann das AO-System erkennen, wie die ebene Welle des Sterns durch atmosphärische Störungen verzerrt wird, und dem Teleskop die Informationen geben, die es mit seinem verformbaren Spiegel korrigieren muss. Und es korrigiert sich in Echtzeit.
Weltraumteleskope wie das Hubble müssen nicht mit der Atmosphäre kämpfen. Das ist einer der Gründe, warum der Hubble so fantastische Bilder produziert und wie er Bilder von Nebeln und anderen wunderschönen, weit entfernten Objekten in die Mainstream-Kultur einbringen konnte.
Aber das E-ELT tut es. Und sein AO-System und seine Laserleitsterne werden es ihm ermöglichen, die Bildqualität von Hubble zu übertreffen. Tatsächlich ist die Europäische Südsternwarte (ESO), die Erbauer des E-ELT, sagen, dass ihr Zielfernrohr Bilder erzeugen wird, die 16-mal schärfer sind als die des Hubble. 16 mal! Um dies zu erreichen, sammelt es mehr als 100 Millionen Mal mehr Licht als das menschliche Auge und hat eine 256-mal so große Lichtsammelfläche wie das Hubble.
Was wird es mit all dieser Macht anfangen? Viel.
Eines der spannendsten Dinge am E-ELT wird die Erforschung von Exoplaneten sein. Es wird in der Lage sein, entfernte erdgroße Planeten durch indirekte Beobachtungen zu erkennen, wie zum Beispiel das Wackeln des Planeten. Aber es könnte auch in der Lage sein, direkte Bilder von größeren Planeten zu machen und sogar dabei zu helfen, ihre Atmosphären zu charakterisieren. Es wird auch in der Lage sein, in die staubigen Regionen junger Sonnensysteme zu blicken und die Entstehung von Planeten zu beobachten und sogar Wasser und organisches Material in diesen Systemen nachzuweisen.
Künstlerische Darstellung eines Babysterns, der noch von einer protoplanetaren Scheibe umgeben ist, in der sich Planeten bilden. Das E-ELT sollte es Astronomen ermöglichen, in die Scheibe zu sehen und zu beobachten, wie sich Planeten bilden. Es sollte auch Wasser und organisches Material in diesen Scheiben erkennen. Bildnachweis: ESO
Es wird auch unser Wissen über die frühesten Sterne, Galaxien und Schwarzen Löcher verbessern. Teleskope wie das Hubble haben viel zu unserem Wissen über diese Themen beigetragen, und das E-ELT verspricht einen weiteren großen Erkenntnissprung. Das Teleskop könnte sogar die Ausdehnung des Universums selbst messen, was sich als sehr schwer festzunageln .
Das sind nur ein paar Highlights der E-ELTs Wissenschaftspotenzial . Aus Erfahrung wissen wir, dass es auch immer Überraschungen gibt.
Wenn wir glauben, dass wir in einer Zeit beispiellosen Zugangs zu weit entfernten Objekten im Universum und einer Zeit bahnbrechender Entdeckungen erwachsen wurden, warten Sie einfach, bis das E-ELT in Gang kommt.
Vielleicht können wir den Hubble endlich in Würde zurückziehen.
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