Max Camenzind - Akademie HD - 2018

Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric_Transmission.png

Optisch Nah-Infrarot Mid-Infrarot Fern-Infrarot

V B R I U J H K L M N

R Beobachtungsfenster Erdatmosphäre

R Zum Nachdenken …

• Was versteht man unter dem Auflösungsvermögen eines Teleskops?

• Wie groß ist das Auflösungsvermögen des Hubble Weltraum-Teleskops?

• Wie groß ist das Auflösungsvermögen des VLT Interferometers? (im Infraroten!)

• Wie groß ist das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges?

Grenze der räumlichen Auflösung

Beugungslimit (Diffraktion)

Airy Ringe

D

22,1Auflösung

l » 0.5´10-4cmD » 0.2 cm

qAuflösung » 3´10-4 rad

»1'

R Auflösungsvermögen Auge

][

1''14,0Auflösung

mD

Gleiches Teleskop, immer stärkeres „seeing“

Gleiches „seeing“, immer größeres Teleskop

Quelle des Bildes: http://www.telescope-optics.net/seeing_and_aperture.htm

R Was ist Seeing ?

Atmosphärische Störungen: Seeing

Turbulenz kombiniert mit Konvektion produziert eine Luft mit vielen Dichte-Schwankungen. Der Wind sorgt dafür, dass wir ständig durch andere Blasen schauen. Dies liefert „Seeing“:

Wind

Quelle des Films: Wikipedia

Adaptive Optik (AO)

Grafik: Stefan Hippler Quelle: http://www.mpia.de/homes/hippler/AOonline/C02/AO_Funktionsweise.jpg

Mit adaptiver Optik kann man die Seeing-Störungen und die Speckles zum Teil aufheben, und damit Bilder produzieren, die beugungsbegrenzt sind anstatt seeing-limitiert. Da 8m-Teleskope viel größer sind als das Hubble Space Telescope (HST), kann man hiermit theoretisch bessere Bilder als das HST machen. Allerdings ist diese Technik nicht perfekt.

R Galilei vs. Kepler Teleskop

• Optik der Spiegelteleskope

• Fokalsysteme

• Entwicklung der Bergobservatorien: Mount

Wilson, Palomar Mountain, Kitt Peak, La

Silla, Calar Alto

• Von Monolithen zu Segmenten

• Moderne Bergobservatorien: Mauna Kea,

Cerro Paranal, …

• Large Binocular Telescope LBT

Unsere Themen

• Erstes Spiegelteleskop: Newton (1668)

– Vorteile des Spiegelteleskops gegenüber Refraktor:

• Nur eine große optische Fläche zu schleifen.

• Kann auf der ganzen Fläche gelagert werden.

• Geringere Anforderungen an die Glasqualität.

• Kompakte Bauweisen möglich.

– Heutige Großtelekope ausschließlich Spiegeltelesk.

Optische Spiegelteleskope

Primär-Fokus

Cassegrain

Fokus

Coude-Fokus:

ortsfester

Fokus

durch mehrere

Umlenkspiegel

Fokal-

Systeme

Reflektor Cassegrain Fokus

Cassegrain Fokus

Spiegelteleskope

Cassegrain

Spiegel-Teleskope auf dem Königstuhl

LSW 72 cm MPIA 70 cm

Ritchey-Chretien Systeme

• Das Ritchey-Chrétien-Cassegrain-Teleskop (auch RC-Teleskop genannt) ist ein Spiegelteleskop, dessen Bauform der des klassischen Cassegrain-Systems sehr ähnelt. Ein RCT hat einen hyperbolischen primären und einen hyperbolischen sekundären Spiegel. Moderne Teleskope (VLT, Keck, Subaru etc) verwenden diese Bauform.

• Es wurde 1910 vom Amerikanischen Astronomen George Willis Ritchey (1864–1945) und dem Französischen Astronomen Henri Chrétien (1879–1956) erfunden.

Modernes (Carbon)

Ritchey-Chretien

14 Zoll Teleskop

(hyperbol. Spiegel)

Preis: $25.000

Modernes (Carbon)

Ritchey-Chretien

16 Zoll Teleskop

(hyperbol. Spiegel)

Preis: $38.000

Leitfernrohr

Modernes

Spiegel-

Teleskop

Fokalsysteme

Coude Fokus

Das Schmidt-Spiegel-Teleskop Himmelsphotographien

entwickelt worden.

Strahlengang eines

Schmidt-Spiegels.

Im Fokus befindet sich

eine durchgebogene

Photoplatte (heute CCD).

Schmidt-Spiegel-Teleskope

• Schmidt-Spiegel – Sphärischer Hauptspiegel + dünne Korrekturlinse

– Fokalebene gekrümmt (durchgebogene Fotoplatte)

– Erlaubt sehr großes (einige Grad) Gesichtsfeld mit guter Abbildungsqualität

– Wurden für Himmelsdurchmusterungen verwendet (z.B. Palomar Sky Survey POSS I + II am Nord-himmel, ESO Sky Survey am Südhimmel).

– Die digitalisierten Sky Survey Platten sind im Internet verfügbar und bis heute tägliches Handwerkszeug der Astronomen.

– z.B. http://archive.eso.org/dss/dss

Teleskopmontierungen

• Parallaktisch – 1 Achse parallel zur

Erdachse

– Normalfall bei bisherigen optischen Teleskopen

– Einfache Nachführung entlang einer Achse

– asymmetrische mechanische Belastungen

• Azimutal – Radioteleskope, moderne

optische Teleskope (VLT)

– ungleichmäßige Nachführ-bewegung in beiden Achsen

– Bildfelddrehung

– Kein prinzipielles Problem mehr bei Computersteuerung

Azimuth - Nasmyth Fokus

• Primäre Anforderungen – Gute klimatische Bedingungen

– Gleichmäßige Thermik (Seeing)

– Wenig Streulicht

– Geringe Luftfeuchtigkeit (vor allem für sub-mm)

• Weitere Anforderungen – politische Stabilität

– Logistik: Anbindung Verkehrswege, Strom, Wasser, ...

Allgemein: Wüsten, hohe Berglagen Hawaii (Nordhalbkugel), Chile (Südhalbkugel)

Spanien, Südwesten der USA, Australien

Antarktis

Standortwahl Observatorien

Weltkarte: https://atmire.com

Paranal (VLT) La Silla (NTT, 3,6, ...)

Cerro Pachón (Gemini S)

Mauna Kea Hawaii (Keck, SMA, JCMT,...)

Mt. Graham (LBT) La Palma (WHT,...)

Llano de Chajnantor (ALMA)

Plateau de Bure (PdB-array) LOFAR

VLA

ATCA

Radio- und Mikrowellen-Teleskop-Arrays

Optisch- und Infrarot-Teleskope

LAMOST

Die großen Observatorien der Welt

10-m-Südpol-Teleskop -

am Ende der Welt

Die Antarktis ist ein Paradies für Infrarot- und Mikrowellenastronomie. Vier Monate pro

Jahr ist es völlig dunkel. Es gibt keinen Regen, kein Gewitter und auch keine Erdbeben.

Wic

hti

gste

Be

rg-

O

bse

rva

tori

en

Entwicklung der Spiegelgröße

60 Zoll 1908 auf 1700 m Höhe !

100 Zoll 1917 2,54 m

Amerika dominiert die Astronomie Hubble

Amerika dominiert die Astronomie von 1918 - 1980

1917 – erstes T äquatorial montiert 100 Zoll (2,5m)

“Hooker Teleskop” auf Mt. Wilson Hubble’s “Besitz”

Mt Wilson 1908

Mt Wilson 2001

Palomar Observatory 1928 gegründet / Hale & Samuel Oshin

Hale Teleskop 1948 seit 1950 in Betrieb

dominiert die Astronomie bis 1980

Mount Palomar

200 Zoll (5 m)

1948 in Betrieb

Hale Primary:

20 Tonnen Glas

heute 14,5 t

Auf dem Weg

von New York

nach Kalifornien

in einer kugel-

sicheren

Verpackung

Auf dem Weg

in die Berge

Mt Palomar - Cassegrain

Hale Primary:

20 Tonnen Glas

Putzaktion

Palomar Schmidt-Spiegel 48‘‘

POSS I + II

Samuel Oshin Teleskop Palomar

Samuel Oshin Schmidt-Teleskop

Palomar Sky Survey Heute

digitalisiert -

5 Bogenminuten

Ausschnitt

Grenze: m < 20 mag

Digitized Sky Survey STScI

Homework:

Extrahieren Sie

einige Objekte

aus dem Messier

Katalog

Digitized

Sky

Survey

-----------

M 87 15` x 15`

Digitized

Sky

Survey

-----------

M 86 30 x 40 arcm

1,5-Meter-Teleskop Mount Palomar

1,5-Meter-Spiegel Mount Palomar

Palomar Transient Factory PTF

The Palomar Transient Factory

Remote Operation from CalTech

Optisch Transiente Quellen

Optisch Transiente Quellen iPTF

Supernova

2011fe

mit PTF

Supernova 2011fe in M 101

The Palomar Transient Factory

Zwicky Transient Facility ZTF

ZTF installed in 2017 on the 1.2-meter diameter Samuel Oschin Telescope.

The large-format CCD camera at the heart of ZTF is located inside the

telescope tube, at the focus of the primary mirror.

The Zwicky

Transient Facility

(ZTF) is a new time-

domain survey that

had first light at

Palomar

Observatory in 2017.

Building on the

highly successful

legacy of the

Palomar Transient

Factory (PTF), ZTF

will use a new

camera with a 47

square degree field

of view mounted on

the Samuel Oschin

48-inch Schmidt

telescope. ZTF will

enable a survey

more than an order

of magnitude faster

than that of PTF.

Wieviele Quadratgrad

weist der Himmel auf?

SAO 6m

Kaukasus 1975 erstes Licht

Spiegel gekühlt

Selentschuk-Observatorium

Bolschoi Teleskop

Steward Mirror Lab Tucson