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Das Very Large Telescope - Europas neue Sternwarte

Nach der offiziellen Eröffnungsfeier in diesem Monat nimmt das erste von vier neuen Großteleskopen der Europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal in Chile den regulären wissenschaftlichen Betrieb auf.


Die Europäische Südsternwarte (ESO) mit ihrem Hauptsitz in Garching bei München betreibt seit nunmehr über 30 Jahren auf dem chilenischen Berg La Silla ein Observatorium mit mehreren modernen Großteleskopen. Damit wurde europäischen Astronomen nicht nur der bis dahin relativ wenig erforschte Südhimmel zugänglich, sondern die exzellente Ausstattung der Sternwarte und die hervorragenden klimatischen Bedingungen erlaubten auch den Anschluß an die internationale Spitzenforschung.

Der erfolgreiche Betrieb des La-Silla-Observatoriums und die damit gewonnenen Erfahrungen ließen bald Pläne für ein noch ehrgeizigeres Projekt reifen. Im Dezember 1987 beschloß der ESO-Rat den Bau des Very Large Telescopes (VLT), das eine der leistungsfähigsten Beobachtungsstationen der Erde werden sollte.

Die chilenische Regierung stellte der ESO für dieses Projekt 725 Quadratkilometer Land um den Cerro Paranal zur Verfügung. Dieser 2635 Meter hohe Berg ist zwar nur 12 Kilometer von der Pazifikküste entfernt, liegt aber inmitten der Atacama-Wüste, die zu den trockensten Regionen der Welt zählt. Die Beobachtungsbedingungen sind dort noch besser als auf Silla, und es dürfte schwer sein, südlich des Äquators einen noch günstigeren Standort zu finden: An etwa 350 Tagen im Jahr ist der Himmel wolkenlos; die Luftunruhe, die das Auflösungsvermögen der Teleskope begrenzt, ist sehr gering, und der niedrige Wasserdampfgehalt der Atmosphäre erlaubt sogar Beobachtungen im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums.

Im Jahre 1992 wurde bei den Schott Glaswerken in Mainz der erste Spiegelrohling gegossen, nachdem zuvor ein völlig neues Herstellungsverfahren entwickelt worden war. Nach einer mehrjährigen Abkühl-, Schleif- und Polierphase wurde er 1998 nach Chile verschifft, dort mit einer hochreflektierenden Aluminiumschicht bedampft und im ersten der sogenannten Unit Telescopes (UT) installiert. Bis zum Jahre 2001 sollen alle vier Teleskope in Betrieb sein.

Die vier Spiegel mit jeweils 8,20 Meter Durchmesser verfügen zusammen über eine lichtsammelnde Oberfläche von 211 Quadratmetern. Sie sind aus der Glaskeramik Zerodur hergestellt, die sich bei Temperaturschwankungen nicht verzieht. Trotz einer Dicke von nur 18 Zentimetern wiegt jeder Spiegel 23,5 Tonnen. Ihre Oberflächen sind auf 20 Nanometer genau geschliffen – das ist, als würde der Bodensee Wellen von maximal 0,2 Millimetern Höhe aufweisen.

Neben dieser optischen Güte hilft ein raffinierter Regelmechanismus, die Abbildungseigenschaften zu verbessern. Eine aktive Optik gleicht Verformungen der Haupt- und Sekundärspiegel aus, die sie infolge ihres hohen Gewichtes beim Nachführen des Teleskops erleiden. Dazu enthält die Trägerkonstruktion des Hauptspiegels 150 computergesteuerte Stellelemente, die ihn immerfort in der idealen Form halten. Diese Technik hatte sich bereits bei dem New Technology Telescope der ESO auf La Silla bestens bewährt (siehe Spektrum der Wissenschaft, November 1988, Seite 14). Des weiteren minimiert eine sogenannte adaptive Optik die Verschmierungen der Stern-Bilder auf dem Detektor, indem sie die Turbulenzen in der Atmosphäre kompensiert. Dazu werden die durch Dichtefluktuationen der Luft hervorgerufenen Störungen der in das Teleskop einfallenden Wellenfront mittels eines flexiblen Spiegels quasi rückgängig gemacht (siehe Spektrum der Wissenschaft, August 1994, Seiten 48 und 54).

Stellt schon jedes der vier Hauptteleskope eines der modernsten Beobachtungsinstrumente dar, so wird sich nach Fertigstellung des gesamten Observatoriums ihre Leistung noch erheblich steigern lassen, indem man sie zu einem sogenannten Interferometer zusammenschaltet. Die Interferometrie ist eine bereits in der Radioastronomie seit langem eingesetzte Technik, mit der man durch geschickte Kombination der Signale räumlich getrennter Teleskope das Auflösungsvermögen erheblich steigern kann. Das VLT ist nun das erste optische Großteleskop, bei dem die Astronomen dieses Verfahren anwenden. Drei Hilfsteleskope von je 1,80 Meter Durchmesser, die auf einem Schienensystem in mehreren Positionen fixiert werden können, werden die Leistungsfähigkeit des VLT-Interferometers weiter verbessern.

Das mit dieser Technik erreichbare Auflösungsvermögen ist ohne Beispiel. Während das Hubble-Weltraumteleskop von seiner prädestinierten Warte aus eine Winkelauflösung von 0,1 Bogensekunden hat, wird das VLT im interferometrischen Betrieb einen um zwei Größenordnungen besseren Wert von 0,001 Bogensekunden erreichen können. Damit ließe sich im Prinzip ein Astronaut erkennen, der auf der Oberfläche des Mondes spazieren geht.

In den vergangenen Monaten wurden zunächst alle Komponenten des VLT-Einzelteleskops UT1 eingehend überprüft. Im September letzten Jahres erfolgte dann die Inbetriebnahme des ersten Nachweisinstruments: FORS1 (Focal Reducer and Spectrograph) ist ein Universalinstrument, das sowohl elektronische Bilder mit zwei verschiedenen Abbildungsmaßstäben als auch Spektren von mehreren Objekten gleichzeitig aufnehmen kann. Zwischen den Betriebsarten ist ein schneller Wechsel möglich, so daß sich die Himmelskörper in dem jeweiligen Bildfeld innerhalb kurzer Zeit umfassend analysieren lassen. Bereits die ersten Aufnahmen eines Planetarischen Nebels (Bild oben) und ferner Galaxienhaufen (Bilder auf der Doppelseite 38/39 in diesem Heft) bewiesen die enorme Leistungsfähigkeit dieses Detektors.

Das zweite Instrument, ISAAC (Infrared Spectrometer and Array Camera), erzeugt Bilder und Spektren unterschiedlicher Auflösung im Bereich des nahen Infrarot. Es wurde letzten November installiert und auf seine Funktionstüchtigkeit überprüft.

Nach erfolgreichem Abschluß aller Tests beginnt das UT1 nun Anfang März mit dem regulären wissenschaftlichen Betrieb. Inzwischen ist auch der Spiegel für das Einzelteleskop UT2 montiert. Die Arbeiten an den anderen Teleskopen und Nachweisinstrumenten verlaufen nach Plan. Demnach sollen UT3 Ende dieses und UT4 Mitte nächsten Jahres ihr "erstes Licht" sehen. Mit den ersten interferometrischen Testmessungen wird ebenfalls Mitte nächsten Jahres begonnen; der reguläre Einsatz dieser Meßtechnik ist ab Anfang 2003 geplant.

Die europäischen Astronomen werden damit zu Anfang des 21. Jahrhunderts über das leistungsfähigste Observatorium der Welt verfügen. Welche aufsehenerregenden Entdeckungen sie damit machen werden, darüber läßt sich bisher nur spekulieren.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 3 / 1999, Seite 104
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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