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Das Riesenteleskop ALMA und die Suche nach außerirdischem Leben

Von / 8. April 2013 / 17 Kommentare
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Zur Einstimmung auf meinen Vortrag über Exoplaneten und außerirdisches Leben morgen in Bayreuth, habe ich hier noch zwei Videos über das ALMA-Teleskop. Eigentlich sind es ja mehrere Teleskope, die zusammengeschaltet werden können um ein viel größeres Teleskop zu simulieren. Aber schaut einfach selbst:

(Über die im Video angesprochene Entdeckung von Zucker im Weltall habe ich übrigens hier mehr geschrieben.)

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Kommentare (17)

  1. #1 Rudi
    8. April 2013

    Coole Sache. Astronomie ist wirklich eine spektakuläre Wissenschaft. Nicht nur von den Ergebnissen, sondern auch von den Mitteln her.

  2. #2 Nullzone
    8. April 2013

    Sowas ist Klasse! Und ich habe dank deinem Link jetzt auch den Zuckerartikel gelesen.
    Das sind galaktische Globuli! 🙂

  3. #3 Pumba
    8. April 2013

    Ich nehme ja an die Spiegel sind nicht zufällig in die Wüste gestellt worden… aber es sieht trotzdem etwas willkürlich aus mit den ganzen kleinen grüppchen and spiegeln die da herumstehen. Hat das einen Sinn oder ist es wirklich fast egal wie die spiegel aufgestellt werden?

  4. #4 Florian Freistetter
    8. April 2013

    @Pumba: Naja, da ist schon System hinter. Da gehts darum, dass man verschiedene Spiegel zu verschiedenen Gruppen zusammenschalten kann und möglichst viele verschieden baselines simulieren kann.

  5. #5 mr_mad_man
    8. April 2013

    Warum funktioniert das überhaupt mit dem Zusammenschalten von Teleskopen? In meiner einfachen Betrachtungsweise (die offenbar falsch ist) fehlt ja zwischendurch immer was.

  6. #6 Franz
    9. April 2013

    @mr_mad_man
    Einfach gesagt werden die Bilder der einzelnen Teleskope addiert, dadurch erhält man eine höhere Lichtausbeute. Der Witz ist, die Teleskope alle auf einen bestimmten Punkt zu richten. Da wird viel auch mit Bildverarbeitungssoftware gemacht.

  7. #7 bikerdet
    9. April 2013

    Toller Bericht, der zeigt was wir Menschen durch Zusammenarbeit erreichen können !!
    Wenn es auf anderen Gebieten auch nur so gut klappen würde …

  8. #8 advanced space propeller
    9. April 2013

    @mr_mad_man
    siehe Interferometer

  9. #9 Alderamin
    9. April 2013

    @mr_mad_man

    Man schaltet die Teleskope hauptsächlich wegen der höheren Auflösung zusammen. Der Durchmesser eines Teleskops (oder Radioteleskops) bestimmt die Auflösung, d.h. wie kleine Winkel man noch trennen kann.

    Stell Dir ein großes Spiegelteleskop (oder Spiegel-Teleobjektiv) vor. Da hängt vorne eine Fangspiegelhalterung im Weg, die fällt in Fotos jedoch gar nicht weiter auf, selbst wenn sie einen großen Teil der Öffnung verdeckt. Man kann sich weiter vorstellen, dass man die Öffnung bis auf wenige Löcher außen reduziert. Dann verliert man viel Licht, aber das Bild wird kaum unschärfer.

    Entsprechend lassen sich mehrere Teleskope verbinden. Bei optischen Interferometern wie beim Very Large Telescope muss man dazu die Strahlenwege bis auf Bruchteile von Wellenlängen gleich halten und macht das über Verzögerungsschleifen, in denen das Licht über Spiegel auf Umwege geschickt wird. Wenn man die Strahlen dann an einem Punkt zusammenführt, erhält man durch Interferenz ein schärferes Bild als jedes Einzelteleskop liefern kann.

    Bei der Radioastronomie spart man sich die Verzögerungsschleifen, sondern zeichnet einfach das ganze Signal mit exakter Zeitreferenz als Welle im beobachteten Bandbreitenbereich auf und führt die Signale dann rechnerisch im Computer zusammen. Da kann man dann ein Bild rekonstruieren, als ob man ein Teleskop mit dem größten Durchmesser des Abstands der verwendeten Teleskope benutzt hätte. Der muss natürlich in möglichst vielen Achsen groß sein, damit man die Auflösung auch in allen Richtungen des Bildes hat (und nicht z.B. nur in den Zeilen). Deswegen hat ALMA die Teleskope über eine Fläche verteilt.

    Noch genialer finde ich LOFAR, das mit Stabantennen bei niedrigeren Frequenzen arbeitet. Diese müssen nicht einmal auf ein Ziel ausgerichtet werden, sondern man kann über den frei wählbaren Laufzeitversatz zwischen den Antennen erst bei der Auswertung der aufgezeichneten Signale die gewünschte Richtung bestimmen und so auch mehrere Objekte gleichzeitig beobachten. Eine schräg einlaufende Welle trifft nämlich die Antennen auf der einen Seite früher als auf der anderen. Wenn man also die Signale der Antennen genau so verzögert, wie sich die Eintreffzeiten einer Funkwelle aus einer bestimmten Richtung bei den verschiedenen Antennen zueinander verhalten, wählt man diese Richtung aus. Signale aus genau dieser Richtung verstärken sich bei diesen Verzögerungen maximal. Der selbe Datensatz liefert jedoch mit anderen Verzögerungen die Signale aus einer völlig anderen Richtung. Aus jeder Richtung, die man möchte.

  10. #10 mr_mad_man
    9. April 2013

    Danke für den Link und die Erklärungen. Diese Fangspiegelhalterung habe ich zwar schon oft gesehen, aber dass daduch Licht verlorengeht, dies aber nicht zur Einbuße der Auflösungsschärfe geht (was das Wichtigste ist), darüber habe ich mir noch nie Gedanken gemacht. Sehr gute Erklärung. Ein auf ganzer Fläche ausgefülltes Teleskop wäre somit nicht schärfer sondern eher kontrastreicher. Den verlorengegangen Kontrast kann man aber ähnlich wie bei Photoshop nachbearbeiten.

  11. #11 Alderamin
    9. April 2013

    @mr_mad_man

    Ein auf ganzer Fläche ausgefülltes Teleskop wäre somit nicht schärfer sondern eher kontrastreicher.

    Genau. Die Faustregel ist, ein Teleskop mit großem Fangspiegel hat das Auflösungsvermögen seines Durchmessers und den Kontrast seiner Öffnung minus Fangspiegeldurchmesser (im Vergleich zu einem Linsenfernrohr mit diesem Wert als Öffnung). Deswegen sind Linsenfernrohre bei Planetenbeobachtern so beliebt. Und große Spiegelfernrohre am Ende trotzdem besser.

  12. #12 JJ
    9. April 2013

    OK, ich habe versucht, mich auf Wiki etwas zu informieren, was es mit dem Millimeter/Submillimeterbereichen auf sich hat.
    Hiernach verstehe ich es so, dass Gas- und Staubwolken besonders gut durchdrungen werden können, um dahinter liegende Dinge zu beobachten.
    Andererseits wurden bei ersten Aufnahmen dichte Wolken aus Staub mitsamt darin wohl entstehenden festen Körpern aufgenommen.
    Ich bekomme es nicht ganz zusammen, wie man etwas besonder gut durchdringen und gleichzeitig beobachten kann. Wird das durch die besonders gute Auflösung möglich?

  13. #13 Alderamin
    9. April 2013

    @JJ

    Alles eine Frage der Wellenlänge. Ich nehme an, man beobachtet bestimmte Emissionsbänder der Gaswolken, wenn man diese beobachten will, kann aber außerhalb dieser Bänder durch die Wolken hindurch schauen. Infrarot durchdringt ja auch bereits den Staub besser als sichtbares Licht. Je länger die Wellenlänge, desto weniger stört Staub, aber die Rotation oder Schwingungen von Gasmolekülen erzeugen auch Emissionen im entsprechenden Frequenzbereich.

    Submillimeterwellen füllen die Lücke zwischen Infrarot und Mikrowellen. Da die Wellenlänge kürzer als die der sonst interferometrisch zusammengeschalteten Radioteleskope ist, ist die Auflösung besser. Und sie ist viel besser als die der optischen- und IR-Interferometrie, wo die Teleskope nahe benachbart sein müssen. Das Event Horizon Teleskop macht vor, dass man heute Submillimeterwellen über den ganzen Erddurchmesser interferieren lassen kann.

    Das einzige Problem ist, dass Wasserdampf diese Wellen stark absorbiert, deswegen muss man an die wenigen hoch gelegenen, extrem trockenen Orte gehen, die solche Teleskope erlauben, wie die Atacama-Wüste, den Gipfel des Mauna Kea oder gar den Südpol.

  14. #14 Alderamin
    9. April 2013

    Noch als Ergänzung: die Rotations- und Schwingungsemissionen von Molekülwolken werden auch noch von relativ kühlem Gas erzeugt, das optisch gar nicht zu sehen ist (dies ist nur der Fall, wenn nahe Sterne das Gas zum Leuchten bringen, oder wenn es dahinter liegendes leuchtendes Gas oder Sterne verdeckt). In solchen Dunkelwolken entstehen neue Sterne.

  15. #15 JJ
    9. April 2013

    @Alderamin
    Man kann also beides. Und bei Bedarf zur Vervollständigung auf völlig andere Teleskope anderer Wellenbereiche zurückgreifen. Daher auch bei Wiki zu Alma ein kombiniertes Bild mit Hubble, das mir gerade erst auffiel.
    Danke Dir. Deine Kommentare machen sehr oft dieses Blog noch besser und verständlicher, als es ohnehin schon ist.

  16. #16 pp
    10. April 2013

    @Franz

    Lichtausbeute? ALMA ist ein Radioteleskop …

  17. #17 Alderamin
    10. April 2013

    @pp

    Das Prinzip ist ja dasselbe. Mehr Signal eben. Aber eigentlich ist mehr Auflösung spannender.