Bildnachweis: USNO
Astronomen mehrerer US-Observatorien gaben bekannt, dass sie das Licht von sechs unabhängigen Teleskopen erfolgreich zu einem einzigen hochauflösenden Bild eines entfernten Mehrsternsystems zusammengeführt haben. Um ein Bild mit dieser Detailstufe zu erstellen, müsste ein einzelnes Teleskop einen Durchmesser von 50 Metern haben - größer als alles, was derzeit existiert. Diese als Interferometrie bezeichnete Technik wurde zuvor mit Teleskoppaaren durchgeführt, jedoch nie mit bis zu sechs.
Astronomen des US Naval Observatory (USNO), des Naval Research Laboratory (NRL) und des Lowell Observatory gaben heute bekannt, dass sie das Licht von sechs unabhängigen Teleskopen erfolgreich zu einem einzigen hochauflösenden Bild eines entfernten Mehrsternsystems kombiniert haben . Dies ist das erste Mal, dass dies im optischen Bereich des elektromagnetischen Spektrums erreicht wurde. Das Navy Prototype Optical Interferometer (NPOI) am Anderson Mesa-Standort des Lowell Observatory in der Nähe von Flagstaff, Arizona, beobachtete das Dreifachsternsystem Eta Virginis, das sich etwa 130 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.
"Diese Entwicklung ermöglicht die" Synthese "von Teleskopen mit Öffnungen von mehr als Hunderten von Metern", sagt Dr. Kenneth Johnston, wissenschaftlicher Direktor des Naval Observatory. „Es wird zur direkten Abbildung der Oberflächen von Sternen und Sternflecken führen, analog zu den Sonnenflecken auf der Sonne. Diese Technologie kann auch auf Weltraumsysteme zur Fernerkundung der Erde und anderer Objekte im Sonnensystem sowie von Sternen und Galaxien angewendet werden. “
Optische Interferometer kombinieren das Licht mehrerer unabhängiger Teleskope zu einem „synthetischen“ Teleskop, dessen Fähigkeit, ein hochauflösendes Bild zu erstellen, proportional zum maximalen Abstand der Teleskope ist. Sie sind die Antwort auf die unerschwinglichen Kosten und die immensen technischen Schwierigkeiten beim Bau extrem großer, monolithischer Einzelspiegel-Teleskope. Da die Geschwindigkeit, mit der eine riesige Teleskopapertur mit einem Interferometer-Array synthetisiert wird, gleich der Anzahl der Kombinationen zwischen zwei beliebigen Teleskopen des Arrays ist, hat die Kombination der sechs NPOI-Teleskope die Fähigkeit von NPOI, Daten gegenüber seinen Konkurrenten zu sammeln, mehr als vervierfacht.
USNO und NRL haben sich 1991 in Zusammenarbeit mit dem Lowell Observatory und mit Mitteln des Office of Naval Research und des Oceanographer of the Navy zusammengetan, um das Instrument zu bauen. Sternbeobachtungen wurden mit einem Drei-Stationen-Array seit seinem „ersten Licht“ im Jahr 1996 durchgeführt.
Aufgrund der technischen Schwierigkeiten, die mit der Verbindung selbst einer kleinen Anzahl separater Teleskope verbunden sind, wurden die hochauflösenden Fähigkeiten optischer Interferometer bisher nur bei relativ einfachen Sternquellen eingesetzt. Grundlegende Fragen wie der scheinbare Durchmesser eines Sterns oder die Existenz und Bewegung von Sternbegleitern in der Nähe lassen sich für solche Quellen leicht beantworten. Um jedoch die räumliche Auflösung und Empfindlichkeit für die Sternstruktur zu erhöhen, müssen Interferometer mehr Teleskope miteinander verbinden, um eine gleichmäßige Abtastung der synthetisierten Apertur zu gewährleisten. Drei kombinierte Teleskope liefern drei Messungen in der synthetisierten Apertur, aber sechs Teleskope liefern 15 Kombinationen.
Um die sechs Strahlen zusammenzuführen, hat das NPOI-Team einen neuen Typ eines Hybridstrahl-Kombinierers entwickelt. Darüber hinaus wurden neue Hardware- und Steuerungssysteme entwickelt, um jede mögliche Teleskopkombination in den aufgezeichneten Daten eindeutig zu codieren, damit die Informationen, die für die Ausrichtung und Überlagerung der Sternlichtwellenfronten und die Bildrekonstruktion erforderlich sind, ordnungsgemäß decodiert werden können.
Das Gebiet der Interferometrie entwickelt sich rasant. Giganten wie die beiden Keck-10-Meter-Teleskope haben im vergangenen Jahr „erste Ränder“ erreicht, und die VLTI des European Southern Observatory plant, das Licht von vier 8-Meter-Teleskopen zu kombinieren. Bescheidenere, aber vielseitigere bildgebende Interferometer wie CHARA, COAST und IOTA sind ebenfalls seit einigen Jahren in Betrieb, aber NPOI ist das erste Unternehmen, das Licht aus einer ganzen Reihe von sechs Teleskopen kombiniert.
In naher Zukunft wird NPOI alle verbleibenden Stationen in Betrieb nehmen, an denen eines der sechs Teleskope für eine maximale Arraygröße von 430 Metern montiert werden kann. Dies ist die größte Basislinie aller aktuellen Interferometer-Bildgebungsprojekte.
Die stellare Astrophysik wird durch die Fähigkeit revolutioniert, andere Sterne als die Sonne direkt abzubilden. Wenn die optische Interferometrie im Weltraum mit den Erfahrungen aus bodengestützten Experimenten eingesetzt wird, kann sie letztendlich die Fähigkeit entwickeln, Planeten in Jupiter-Größe abzubilden, die entfernte Sterne umkreisen.
„Erinnern Sie sich an die Anfänge der Funkinterferometrie und schauen Sie sich die weltweiten Arrays an, die wir heute routinemäßig verwenden“, sagt Dr. Johnston. „Wir sind von einfachen Zwei-Element-Arrays zu Kontinenten mit 10 oder mehr Antennen übergegangen, die extrem feinskalige Bilder entfernter Quasare erzeugen. Wir stehen kurz davor, ähnliche Ergebnisse für Quellen mit sichtbarem Licht zu erzielen. “
Originalquelle: Pressemitteilung des US Naval Observatory
