Very Large Telescope in Chile: Scharfe Testbilder vom Planeten Neptun

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist es möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz 4LGSF, ein Subsystem der Adaptive Optics Facility (AOF), zum Einsatz. Die AOF bietet eine Adaptive Optik für Instrumente am Hauptteleskop 4 (engl. Unit Telescope 4, kurz UT4) des VLT. MUSE war das erste Instrument, das von dieser neuen Anlage profitiert hat, und verfügt nun über zwei Modi Adaptiver Optik – den sogenannten Wide-Field-Modus und den Narrow-Field-Modus.

Der Wide-Field-Modus von MUSE gekoppelt mit GALACSI im sogenannten Ground-Layer-Modus korrigiert die Auswirkungen atmosphärischer Turbulenzen bis zu einem Kilometer über dem Teleskop über ein vergleichsweise großes Gesichtsfeld. Der neue Narrow-Field-Modus mit Lasertomografie hingegen korrigiert fast alle atmosphärischen Turbulenzen über dem Teleskop, um noch viel schärfere Bilder zu erzeugen, wenn auch über einen kleineren Bereich des Himmels.

Mit dieser neuen Fähigkeit erreicht das 8-Meter-Teleskop UT4 die theoretisch machbare Grenze seiner Bildschärfe und wird nicht mehr durch atmosphärisches Verschmieren begrenzt. Dies ist im Sichtbaren extrem schwierig zu erreichen und liefert Bilder, die mit denen des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops vergleichbar sind. So wird es Astronomen möglich, faszinierende Objekte wie supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren entfernter Galaxien, Jets von jungen Sternen, Kugelsternhaufen, Supernovae, Planeten und deren Monde im Sonnensystem und vieles mehr in bisher unerreichter Detailtreue zu untersuchen.

Adaptive Optik ist eine Technik zur Kompensation der Unschärfe, die durch die Erdatmosphäre verursacht wird und ein großes Problem aller bodengebundenen Teleskope darstellt. Dies wird auch als Seeing bezeichnet: Turbulenzen in der Atmosphäre lassen die Sterne schon mit bloßem Auge funkeln. Bei großen Teleskopen führt dies zu unscharfen Himmelsaufnahmen. Das Licht von Sternen und Galaxien wird verzerrt, wenn es die Schutzschicht unseres Heimatplaneten durchdringt, und Astronomen müssen intelligente Technologien einsetzen, um die Bildqualität künstlich zu verbessern.

Um dies zu erreichen, sind vier starke Laser an UT4 befestigt, die Strahlen aus intensivem orangefarbenem Licht mit einem Durchmesser von 30 Zentimetern an den Himmel projizieren, die Natriumatome hoch in der Atmosphäre stimulieren und künstliche Laserleitsterne erzeugen. Systeme Adaptiver Optik nutzen das Licht dieser „Sterne“, um die Turbulenzen in der Atmosphäre zu ermitteln und Tausend Mal pro Sekunde entsprechende Korrekturen zu berechnen, wobei der dünne, verformbare Sekundärspiegel von UT4 seine Form ständig verändert und so das verzerrte Licht korrigiert.

MUSE ist nicht das einzige Instrument, das von der Adaptive Optics Facility profitiert. Mit GRAAL ist ein weiteres System Adaptiver Optik mit der Infrarotkamera HAWK-I im Einsatz. In einigen Jahren wird das leistungsstarke neue Instrument ERIS folgen. Diese wichtigen Entwicklungen in der Adaptiven Optik erweitern die bereits starke Flotte der ESO-Teleskope und rücken das Universum noch besser in den Fokus.

Dieser neue Modus stellt auch einen großen Fortschritt für das Extremely Large Telescope der ESO dar, das die Lasertomografie benötigen wird, um seine wissenschaftlichen Ziele zu erreichen. Die Ergebnisse an UT4 mit der AOF werden den Ingenieuren und Wissenschaftlern des ELT helfen, eine ähnliche Technologie Adaptiver Optik an dem 39-Meter-Riesen zu implementieren.