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Das Einfangen dieses unglaublichen Sternhaufens erforderte Laser und einen biegbaren Spiegel

2019

Es ist in mehrfacher Hinsicht ein herausragender Schuss. Das Bild oben zeigt einen Sternhaufen, der 5.500 Lichtjahre von der Erde entfernt ist und von ausgereiften und noch erwachsenen Himmelskörpern erfüllt ist.

Dieses Bild hat eine falsche Farbe, was bedeutet, dass dieselbe Ausdehnung bei Betrachtung mit bloßem Auge erheblich von der aktuellen Darstellung abweicht. Die Farben repräsentieren Licht in infraroten Wellenlängen, die für den Menschen nicht sichtbar sind. Die Momentaufnahme des Sternhaufens mit der Bezeichnung RCW 38 gehört zu den schärfsten und tiefsten Bildern, die jemals von diesem Gebiet aufgenommen wurden. Und es ist nicht so, dass sie diese besondere Formation an einem guten Tag der Haare (oder besser gesagt, als guter Tag der Korona) eingefangen hätten. Ein Bild wie dieses erfordert eine hervorragende Fotoausrüstung, und dieses Bild ist keine Ausnahme.

Koraljka Muzic, Wissenschaftlerin an der Universität von Lissabon in Portugal, leitete das Projekt. Ihr Team hat das Very Large Telescope (Ja. Es ist sehr groß.) In Chile verwendet, um den Sternhaufen zu lokalisieren. Sie benutzte auch die HAWK-I-Kamera - ausgesprochen Hawkeye - und es könnte überraschend sein, dass sie nur ein bisschen weiter fortgeschritten ist als Ihre DSLR. HAWK-I steht für High Acuity Wide Field K-Band Imager. Es wurde 2007 installiert und war schon ziemlich gut darin, entfernte Himmelsobjekte zu fotografieren. Erst kürzlich installierten Wissenschaftler ein Upgrade mit dem Namen GRAAL. Und dieses Upgrade beinhaltet Laser.

Selbst für eine leistungsstarke Kamera wie HAWK-I gibt es Einschränkungen, wenn ein bodengestütztes Teleskop verwendet wird. Nämlich der Himmel. Sicher, die Atmosphäre, die uns umgibt, lässt uns atmen, schützt uns vor viel Sonnenstrahlung und spielt im Allgemeinen eine große Rolle im Leben hier auf der Erde. Aber MAN ist es schlecht für Himmelsbeobachtungen.

»Die Atmosphäre ist turbulent und verwischt unsere Bilder.«, Sagt Muzic. Selbst in einer klaren Nacht können atmosphärische Störungen die Sicht der Astronomen auf Sterne beeinträchtigen und das Thema ihrer Fotografiesitzung verwischen und verdrehen. Winde und Strömungen, Temperatur- und Dichteänderungen spielen sich in der bewegten Luft ab, die sich zwischen einem Teleskop und einem perfekten Blick auf den Himmel befindet. Diese Störungen sind der Grund, warum Sterne zu blinken scheinen, selbst in einer klaren Nacht.

GRAAL wirkt diesen Turbulenzen mit einer Technologie entgegen, die als adaptive Optik bezeichnet wird. "Die adaptive Optik verfügt über einen Echtzeitcomputer, der die Auswirkung der Turbulenzen auf die Wellenlänge berechnet, sagt Muzic. Der Computer ermittelt, wie stark die Turbulenzen das Bild verzerren, und sendet diese Informationen dann an einen deformierbaren Keramikspiegel (nur zwei Millimeter) Der dünne Spiegel hat 170 Aktuatoren, die den Spiegel nur leicht drücken können und genau das Gegenteil von dem bewirken, was der abgehackte Himmel oben tut. Er kann diese Aktuatoren mit einer Geschwindigkeit einstellen Ungefähr 800 Mal pro Sekunde, um mit den Veränderungen in der Luft Schritt zu halten.

»Dadurch erhalten wir viel schärfere Bilder als ohne adaptive Optik.«, Sagt Muzic. Dieses Bild war Teil der wissenschaftlichen Tests des neuen HAWK-I, GRAAL-Systems. Es wird sich in Kürze für weitere Forschungsmöglichkeiten öffnen.

Um all diese winzigen, schnellen Anpassungen vornehmen zu können, benötigt GRAAL einen Bezugspunkt. Für eine anpassungsfähige Optik ist ein heller Stern entweder innerhalb oder sehr nahe an Ihrem Objekt erforderlich. Aber es gibt nicht so viele helle Sterne am Himmel. «, Sagt Muzic. Zum Glück gibt es eine Alternative. "Ein anderer Weg ist, einen künstlichen Stern mit Lasern zu erschaffen", fügt sie hinzu.

GRAAL hat vier Laser, die in die Atmosphäre zeigen. Im oberen Bereich erregt jeder dieser Laser Natriumatome und erzeugt ein Leuchten, das hell genug ist, um Sterne zu imitieren. Ein Computer am VLT kann vergleichen, wie die Laser im Idealfall aussehen sollen, mit der turbulenten Art und Weise, in der sie tatsächlich erscheinen, und ihre schnellen Korrekturen vornehmen, wodurch das Bild klarer und schärfer wird.

Erstmals im Jahr 1953 vorgeschlagen, ist diese Technologie in den letzten Jahrzehnten so weit fortgeschritten, dass adaptive Optiksysteme an Teleskopen auf der ganzen Welt installiert werden können. Die Forscher haben deformierbare Spiegel entwickelt, wie sie bei VLT verwendet werden, durch Magnetfelder gesteuerte Flüssigkeitsspiegel, adaptive optische Technologien zur Herstellung fortschrittlicherer Mikroskope und ja, einige schöne Bilder aufgenommen.

Aber es ist nicht die Ästhetik der Bilder, die sie aufnehmen können, die sie für Forscher wie Muzic so wertvoll macht.

Zusammen mit dem Bild kamen viele Daten zurück. Muzics Hauptforschungsinteresse gilt den Braunen Zwergen, Objekten mit Eigenschaften, die irgendwo zwischen einem großen Planeten und einem kleinen Stern liegen. Sie wurden in Sternhaufen in der Nähe entdeckt, aber Muzic hofft, einige dieser schwachen Objekte in RCW 38 zu finden, einem weiter entfernten Sternhaufen, der nicht die gleiche Umgebung aufweist wie einige der näher gelegenen Haufen. Sie analysiert derzeit die Daten, um festzustellen, ob diese schwachen Objekte im Bild vorhanden sind.

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