Sterne und Galaxien mit MUSE - extra scharf

Die von der ESO entwickelte adaptive Optik wurde nun erstmals mit dem MUSE Instrument erprobt. Der Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) ist selbst schon ein komplexer 3D-Spekrograph und kann Tausende von Spektren ganzer Regionen des Weltraums aufzeichnen und daraus Bilder rekonstruieren. An der Entwicklung von MUSE und der jetzt erfolgten Inbetriebnahme der adaptiven Optik waren maßgeblich auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) beteiligt. Die Gesamtleitung des Projekts liegt beim Observatoire de Lyon (CRAL) und der ESO.

Andreas Kelz, der lokale Projektleiter am AIP, erklärt: „Normalerweise sind astronomische Aufnahmen mit Teleskopen auf der Erde immer leicht unscharf, da Turbulenzen in der Luft das Bild verzerren. Mit der adaptiven Optik kann man nunmehr die Luftunruhe kompensieren, sozusagen das Funkeln der Sterne ausschalten. Damit wird die Abbildung schärfer und es lassen sich mehr Einzelheiten erkennen.“ Peter Weilbacher, welcher als Wissenschaftler an den ersten Beobachtungen mit MUSE und der adaptiven Optik beteiligt war, ist beeindruckt von den Ergebnissen: „Wir haben verschiedene Objekte am südlichen Sternenhimmel beobachtet und die Verbesserungen der Bildschärfe sind spektakulär. Um den Planetarischen Nebel IC 4406 im Sternbild Lupus konnten nun Schalenstrukturen beobachtet werden, welche vorher nicht sichtbar waren.“

Was so einfach klingt, beruht auf äußerst fortschrittlicher Technologie, die in dieser Form zum ersten Mal an einem Teleskop in die Praxis umgesetzt wurde. Die adaptive Optik (AOF) an dem ESO Teleskop besteht aus drei Systemen: Vier Hochleistungslaser bestrahlen Schichten der Erdatmosphäre in 80 km Höhe, regen die dortigen Atome zum Leuchten an und projizieren so „künstliche Sterne“ in den Nachthimmel. Sensoren in dem Modul GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) nutzen diese künstlichen Lasersterne, um die atmosphärischen Störungen zu vermessen. Schließlich werden die errechneten Korrekturen zu einem ein Meter großen deformierbaren Spiegel am Teleskop geschickt. Dessen Krümmung wird mehrere hundert Male in der Sekunde leicht verformt und stabilisiert so das Bild.

Diese Korrekturen liefern zwei wesentliche Vorteile für die astronomischen Beobachtungen: Mit der zunehmenden Bildschärfe werden ausgedehnte Strukturen viel detailreicher abgebildet. Überdies lassen sich sehr lichtschwache kosmische Objekte so überhaupt erst erkennen. „Eines unserer zentralen wissenschaftlichen Projekte ist die Beobachtung ferner Galaxien, die ihr Licht vor über 10 Milliarden Jahren aussandten. Diese Galaxien erscheinen so klein und lichtschwach am Himmel, dass stundenlange Belichtungszeiten unter stabilen Bedingungen nötig sind. Mit der adaptiven Optik kann dies jetzt sehr viel besser erreicht werden.“ sagt Lutz Wisotzki, Programmwissenschaftler von MUSE am AIP. „Die ersten Ergebnisse mit der korrigierenden Optik für MUSE erfüllen die hohen Erwartungen“, freut sich Kelz. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am AIP hoffen nun auf weitere astronomische Entdeckungen in den nächsten Jahren.

Die beteiligten deutschen Partner an MUSE aus den astrophysikalischen Instituten in Potsdam (AIP) und Göttingen (IAG) werden durch die Verbundforschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.