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High-Tech für die astronomische Forschung – ein erfolgreiches Jahr für MATISSE

15. Dezember 2014

Nachdem die kalte optische Bank des MATISSE-Instruments als niederländischer Beitrag im Frühjahr auf der Hannover-Messe offiziell an das MPIA übergeben wurde, erfolgte am Institut deren Integration in den Kryostaten des Instruments. Kürzlich haben nun die MATISSE-Komponenten nach sechs Jahren Entwicklungszeit das MPIA in Richtung Observatoire de la Cote d'Azur in Nizza, Frankreich, verlassen, wo alle Teile des Spektro-Interferometers zusammengeführt werden. Der Transport zum ESO-Very Large Telescope in Chile soll dann voraussichtlich Ende 2015 erfolgen.
<strong>Abbildung 1:</strong> Vereinigung der vier Strahleng&auml;nge der VLT-Teleskope im MATISSE-Instrument. Bild vergrößern
Abbildung 1: Vereinigung der vier Strahlengänge der VLT-Teleskope im MATISSE-Instrument.

MATISSE (The Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment) ist ein sogenanntes Spektro-Interferometer. Das Instrument kombiniert dabei simultane Beobachtungen der vier Teleskope des ESO Very Large Telescope Interferometer (VLTI) und steigert so die Auflösung im Vergleich zu den Einzelteleskopen mit jeweils 8 Metern Spiegeldurchmesser erheblich. Der Trick: Die Auflösung eines Teleskops hängt von seinem Spiegeldurchmesser ab. Kombiniert man nun alle vier Teleskope, ergibt sich die erreichbare Bildschärfe aus dem Durchmesser der gesamten Anordnung. Entsprechend der Skizze in Bild 1 werden mit MATISSE die Strahlengänge der vier VLT-Teleskope zusammengeführt und mittels einer aufwändigen Bildrekonstruktion kann so eine Auflösung erreicht werden, die derjenigen eines 120-Meter-Teleskops entspricht. Im Wellenlängenbereich des mittleren Infrarot (L, M und N-Band zwischen 3 und 13 Mikrometer) existiert bisher nichts Vergleichbares. Um die extrem hohen Anforderungen an die optische Qualität und Stabilität von MATISSE zu erfüllen, wurde ein möglichst kompaktes Design gewählt.

»MATISSE soll u.a. zur Erforschung von aktiven Galaxienkernen, protoplanetaren Scheiben und sogenannten >heißen Jupiter< eingesetzt werden«, so Thomas Henning, CO-I von MATISSE. »Das Instrument bietet die herausragende Möglichkeit, die Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen, die Bildung massereicher Sterne und die Kernregionen von Aktiven Galaxien im Detail zu studieren«. Weitere wissenschaftliche Ziele sind die Beobachtung von Asteroiden und Kometen.

<strong>Abbildung 2:</strong> Offizielle &Uuml;bergabe des niederl&auml;ndischen Beitrages f&uuml;r MATISSE am 10. April auf der Hannover Messe. Von links nach rechts: Wilfried Boland (NOVA Director), Felix Bettonvil (Leiden Observatory), Sander Dekker (Niederl&auml;ndischer Staatssekret&auml;r f&uuml;r Wissenschaft und Forschung), Klaus J&auml;ger (Max- Planck-Institut f&uuml;r Astronomie). Bild vergrößern
Abbildung 2: Offizielle Übergabe des niederländischen Beitrages für MATISSE am 10. April auf der Hannover Messe. Von links nach rechts: Wilfried Boland (NOVA Director), Felix Bettonvil (Leiden Observatory), Sander Dekker (Niederländischer Staatssekretär für Wissenschaft und Forschung), Klaus Jäger (Max- Planck-Institut für Astronomie).

Die Kalte Optische Bank wurde entwickelt und gebaut durch die NOVA-Gruppe >Optische und Infrarot Instrumentierung<, die bei ASTRON in Dwingeloo, Niederlande, angesiedelt ist. Nach Abschluss der Arbeiten wurde der niederländische Beitrag offiziell am 10. April auf der Hannover-Messe an das MPIA übergeben (Bild 2). Danach erfolgte am Max -Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg die Integration der kalten optischen Bank in den Kryostaten des Instruments und es wurden aufwändige Tests bei -235 Grad Celsius durchgeführt, denn insbesondere Instrumente wie MATISSE müssen aufwändig gekühlt werden.

»Dies ist notwendig, um die wissenschaftliche interessante Infrarotstrahlung der astronomischen Objekte nicht durch starkes Rauschen störender Wärmestrahlung zu überlagern«, so Uwe Graser, der lokale Projektmanager für MATISSE am MPIA.

Nach Beendigung der Arbeiten wurden die MATISSE-Komponenten am MPIA (Bild 3-6) nun im November 2014 abgebaut und an das Observatoire de la Cote d'Azur in Nizza, Frankreich, übergeben, wo alle Teile des Instruments zusammengeführt werden. Der abschließende Transport zum ESO-Very Large Telescope in Chile soll dann voraussichtlich in der ersten Jahreshälfte 2016 erfolgen. Danach wird MATISSE als Nachfolger des äußerst erfolgreichen und am MPIA entwickelten Instruments MIDI in Betrieb gehen.


<strong>Abbildung 3:</strong> v.l.n.r.: Uwe Graser, Thomas Henning und Marcus Mellein Bild vergrößern
Abbildung 3: v.l.n.r.: Uwe Graser, Thomas Henning und Marcus Mellein
<strong>Abbildung 4:</strong> v.l.n.r.: Marcus Mellein, Uwe Graser, Thomas Henning. Bild vergrößern
Abbildung 4: v.l.n.r.: Marcus Mellein, Uwe Graser, Thomas Henning.
<strong>Abbildung 5:</strong> Schnappsch&uuml;sse in der Montagehalle des MPIA vor dem Abbau von MATISSE. Bild vergrößern
Abbildung 5: Schnappschüsse in der Montagehalle des MPIA vor dem Abbau von MATISSE.
<strong>Abbildung 6:</strong> Schnappsch&uuml;sse in der Montagehalle des MPIA vor dem Abbau von MATISSE. Bild vergrößern
Abbildung 6: Schnappschüsse in der Montagehalle des MPIA vor dem Abbau von MATISSE.

Hintergrundinformationen

Das MATISSE-Konsortium besteht aus folgenden Institutionen:

  • INSU: Observatoire de la Cote d'Azur and University of Sophia-Antipolis, Nice
  • Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Heidelberg
  • Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), Bonn
  • Netherlands Research School for Astronomy (NOVA), Leiden
  • Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Kiel
  • Institut für Astronomie, Universität Wien

P.I.: Bruno Lopez (Observatoire de la Cote d'Azur)
CO-PIs:  
Thomas Henning (MPIA), Gerd Weigelt (MPIfR), Walter Jaffe
(NOVA), Farrokh Vakili (INSU)


Einige weitere interessante Fakten zu MATISSE:

  • Die Überlagerung der Laufwegunterschiede der 4 Teleskopstrahlen erfolgt mit einer Genauigkeit von weniger als 0.6 Mikrometer (millionstel Meter).
  • Bei der Bilderzeugung wird eine Auflösung von bis zu 5 Millibogensekunden erreicht werden.
  • Die beteiligten Institute erhalten von der ESO für den Bau von MATISSE als Gegenleistung garantierte Beobachtungzeit.
  • Es handelt sich um 2 Kryostate, die parallel oder getrennt betrieben werden können.
  • Neben der kalten Optik sind auch die Detektoren der ESO eingebaut und getestet worden (Temperaturbereich 40 bzw. 8 Kelvin) und alle kalten Teile wurden am MPIA integriert, justiert und getestet.
 
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