R Beobachtungsfenster Erdatmosphäre

Transkript

1 Max Camenzind - Akademie HD

2 R Beobachtungsfenster Erdatmosphäre Optisch Nah-Infrarot Mid-Infrarot Fern-Infrarot U B V R I J H K L M N Quelle:

3 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?

4 Grenze der räumlichen Auflösung Airy Ringe Beugungslimit (Diffraktion)

5 R Auflösungsvermögen Auge 1, 22 Auflösung D l» cm D» 0.2 cm Auflösung 0,14'' 1 D[ m] q Auflösung» rad»1'

6 R Was ist Seeing? Gleiches Teleskop, immer stärkeres seeing Gleiches seeing, immer größeres Teleskop Quelle des Bildes:

7 Atmosphärische Störungen: Seeing Turbulenz kombiniert mit Konvektion produziert eine Luft mit vielen Dichte- Schwankungen. Wind Der Wind sorgt dafür, dass wir ständig durch andere Blasen schauen. Dies liefert Seeing : Quelle des Films: Wikipedia

8 Adaptive Optik (AO) 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. Grafik: Stefan Hippler Quelle:

9 R Galilei vs. Kepler Teleskop

10 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

11 Optische Spiegelteleskope 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.

12 Fokal- Systeme Reflektor Cassegrain Fokus Primär-Fokus Cassegrain Fokus Coude-Fokus: ortsfester Fokus durch mehrere Umlenkspiegel

13 Cassegrain Fokus

14 Spiegelteleskope Cassegrain

15 Spiegel-Teleskope auf dem Königstuhl LSW 72 cm MPIA 70 cm

16 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 ( ) und dem Französischen Astronomen Henri Chrétien ( ) erfunden.

17 Modernes (Carbon) Ritchey-Chretien 14 Zoll Teleskop (hyperbol. Spiegel) Preis: $25.000

18 Modernes (Carbon) Ritchey-Chretien 16 Zoll Teleskop (hyperbol. Spiegel) Preis: $ Leitfernrohr

19 Modernes Spiegel- Teleskop

20 Fokalsysteme

21 Coude Fokus

22 Das Schmidt-Spiegel-Teleskop Himmelsphotographien entwickelt worden. Strahlengang eines Schmidt-Spiegels. Im Fokus befindet sich eine durchgebogene Photoplatte (heute CCD).

23 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 Nordhimmel, ESO Sky Survey am Südhimmel). Die digitalisierten Sky Survey Platten sind im Internet verfügbar und bis heute tägliches Handwerkszeug der Astronomen. z.b.

24 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 Nachführbewegung in beiden Achsen Bildfelddrehung Kein prinzipielles Problem mehr bei Computersteuerung

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26 Azimuth - Nasmyth Fokus

27 Standortwahl Observatorien 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

28 Die großen Observatorien der Welt Optisch- und Infrarot-Teleskope Radio- und Mikrowellen-Teleskop-Arrays Mt. Graham (LBT) VLA La Palma (WHT,...) LOFAR Plateau de Bure (PdB-array) LAMOST Mauna Kea Hawaii (Keck, SMA, JCMT,...) Paranal (VLT) La Silla (NTT, 3,6,...) Cerro Pachón (Gemini S) Llano de Chajnantor (ALMA) ATCA Weltkarte:

29 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.

30 Wichtigste Berg- Observatorien

31 Entwicklung der Spiegelgröße

32 Amerika dominiert die Astronomie von Zoll 1908 auf 1700 m Höhe! 100 Zoll ,54 m Amerika dominiert die Astronomie Hubble

33 1917 erstes T äquatorial montiert 100 Zoll (2,5m) Hooker Teleskop auf Mt. Wilson Hubble s Besitz

34 Mt Wilson 1908

35 Mt Wilson 2001

36 Palomar Observatory 1928 gegründet / Hale & Samuel Oshin Hale Teleskop 1948 seit 1950 in Betrieb dominiert die Astronomie bis 1980

37 Mount Palomar 200 Zoll (5 m) 1948 in Betrieb

38 Hale Primary: 20 Tonnen Glas heute 14,5 t

39 Auf dem Weg von New York nach Kalifornien in einer kugelsicheren Verpackung Auf dem Weg in die Berge

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41 Mt Palomar - Cassegrain

42 Hale Primary: 20 Tonnen Glas Putzaktion

43 Palomar Schmidt-Spiegel 48 POSS I + II

44 Samuel Oshin Teleskop Palomar

45 Samuel Oshin Schmidt-Teleskop

46 Palomar Sky Survey Heute digitalisiert - 5 Bogenminuten Ausschnitt Grenze: m < 20 mag

47 Digitized Sky Survey STScI Homework: Extrahieren Sie einige Objekte aus dem Messier Katalog

48 Digitized Sky Survey M 87 15` x 15`

49 Digitized Sky Survey M x 40 arcm

50 1,5-Meter-Teleskop Mount Palomar

51 1,5-Meter-Spiegel Mount Palomar

52 Palomar Transient Factory PTF

53 The Palomar Transient Factory Remote Operation from CalTech

54 Optisch Transiente Quellen

55 Optisch Transiente Quellen iptf

56 Supernova 2011fe mit PTF

57 Supernova 2011fe in M 101

58 The Palomar Transient Factory

59 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.

60 The Zwicky Transient Facility (ZTF) is a new timedomain survey that had first light at Palomar Observatory in 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.

61 Wieviele Quadratgrad weist der Himmel auf?

62 Selentschuk-Observatorium Bolschoi Teleskop SAO 6m Kaukasus 1975 erstes Licht Spiegel gekühlt

63 Steward Mirror Lab Tucson