Beginn einer neuen Ära der Interferometrie: Erfolgreicher Test der Laser des GRAVITY+ - Projekts am VLTI
Vor wenigen Tagen ist es am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile erstmals gelungen, mit vier Lasern künstliche Sterne in der Hochatmosphäre zu erzeugen, die den zusammengeschalteten vier 8m-Teleskopen des VLTI erlauben, besonders scharfe Himmelsbeobachtungen durchzuführen. Die Laser sind Teil des GRAVITY+ genannten Upgrades des VLT-Interferometer. Diese Upgrade steigert außerdem die Empfindlichkeit des Systems um einen Faktor 10 und ermöglicht es nun, praktisch an jeder Stelle des Himmels interessante Objekte zu untersuchen.
In der Theorie wäre alles ganz einfach: je größer der Durchmesser eines Teleskops ist, desto schärfere Details können aufgelöst werden und umso lichtschwächere Objekte können beobachtet werden. Doch im Gegensatz zu Teleskopen im Weltall wie dem Hubble Weltraumteleskop müssen Teleskope auf der Erde immer durch unsere Erdatmosphäre schauen, die durch ihre Schichten und Turbulenzen die Bilder unscharf macht. Je nach Stärke der Störungen sprechen Astronomen von guten oder schlechtem Seeing. Doch selbst bei exzellentem Seeing an den atmosphärisch besten Standorten der Welt wie am Paranal Observatorium der ESO erreichen Teleskope normalerweise niemals auch nur annähernd ihre technisch mögliche Bildschärfe. Doch mit sogenannter Adaptiver Optik kann dies korrigiert werden. Bei diesem Verfahren analysiert man permanent die Störungen der Bildschärfe anhand von Vergleichssternen im Gesichtsfeld des eigentlichen Beobachtungsobjekts, z.B. einer Galaxie, und steuert damit in Echtzeit deformierbare Spiegel im Strahlengang. Diese adaptiven Spiegel erzeugen dann Korrekturen, die den Verzerrungen der Atmosphäre entgegengesetzt sind und im Ergebnis hat man scharfe Bilder.
Doch es gibt ein Problem: sehr oft sind keine geeigneten Vergleichsterne in der Nähe eines wissenschaftlich interessanten Objekts. Hier helfen Speziallaser, mit deren Hilfe man in etwa 90km Höhe in der Atmosphäre künstliche Sterne erzeugen kann, die dann der adaptiven Optik die Korrektur ermöglichen. Damit können dann im Grunde unbegrenzt Objekte an beliebigen Stellen des Himmels erforscht werden.
Das Hintergrundbild ist eine Weitwinkelaufnahme des Tarantelnebels, die mit dem dänischen 1,5-Meter-Teleskop am La Silla-Observatorium der ESO aufgenommen wurde. Das erste kleine Bild zeigt eine Nahaufnahme des zentralen Sternhaufens, die mit dem Very Large Telescope der ESO am Paranal-Observatorium aufgenommen wurde. Anschließend sehen wir eine noch nähere Aufnahme, die mit der GRAVITY+-Akquisitionskamera gemacht wurde, und schließlich den Doppelstern selbst. Die kleine Ellipse in dieser letzten Aufnahme stellt die Auflösung von GRAVITY+ dar.
Hat man mehrere Teleskope, die mit adaptiver Optik und solchen Lasern ausgestattet sind, können diese zusammengeschaltet werden und durch den nun nochmals größeren Durchmesser der Gesamtanordnung die Auflösung weiter steigern. Beim VLTI geschieht dieses als Interferometrie bezeichnete Verfahren durch Kombination aller vier 8m-Teleskope oder vier weiterer kleinerer Teleskope.
„Im Rahmen des GRAVITY+ Upgrades des VLTI wurde nun der Laserbetrieb an allen vier 8m-Teleskopen ermöglicht und damit ist nun eine interferometrische Beobachtung beliebiger Himmelsobjekte in bisher unerreichter Qualität realisierbar. Dieser Meilenstein macht das VLTI zu einem weltweit einzigartigen Interferometer“ sagt Laura Kreidberg, Direktorin am MPIA und Co-I von GRAVITY+.
Das mehrjährige aufwändige Upgrade von GRAVITY+ schließt nicht nur die Laser ein, sondern auch Verbesserungen bei den Detektoren und den adaptiven Spiegelsystemen. Das VLTI ist jetzt nicht nur an beliebigen Stellen des Himmels einsetzbar, sondern auch 10 Mal empfindlicher.
Bereits in den Jahren zuvor hatte das VLTI mit dem bisherigen GRAVITY-System herausragende Beobachtungsergebnisse geliefert. Dazu zählten beispielweise die Beobachtungen der Umgebung des massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unseres Milchstraßensystems oder die von Exoplaneten. Doch mit GRAVITY+ können nun nicht nur viel mehr Objekte beobachtet werden, sondern vor allem auch deutlich lichtschwächere Himmelskörper. Damit sind nun auch Objekte wie aktive Galaxien aus der Frühzeit des Universums bei großen Lichtlaufzeitdistanzen von Milliarden von Lichtjahren in Reichweite.
Als erstes Testobjekt wurde vor wenigen Tagen der berühmte Tarantelnebel – ein Sternentstehungsgebiet in unserer Nachbargalaxie, der Großen Magellanschen Wolke – ins Visier genommen. Bereits mit den ersten Testbeobachtungen konnte ein bislang als heller Einzelstern mit angeblichen 150 Sonnenmassen interpretiertes Objekt im Tarantelnebel als Doppelstern entlarvt werden – und dies bei einer Distanz des Objekts von der Erde von mehr als 160000 Lichtjahren.
GRAVITY+ wird von einem Konsortium aus MPE, INSU/CNRS, Universität zu Köln, MPIA, CENTRA, der Universität Southampton und dem assoziierten Partner KU Leuven in enger Zusammenarbeit mit der ESO gebaut.
Weitere Informationen rund um GRAVITY+, weitere Bilder und vor allem Videos, sowie eine detaillierte Aufstellung der beteiligten Partner finden Sie in der englischen Originalpressemitteilung der ESO:
KJ