Am helllichten Tag die Sterne betrachten

Ah, die Magie des Firmaments am Nachthimmel! Wäre es nicht schön, wenn man die Sterne auch tagsüber beobachten könnte? Absurd und stattdessen scheint es jetzt möglich. Forscher der Macquarie University in Sydney, Australien, nutzten ihr Huntsman-Teleskop, um Sterne, Satelliten und andere Objekte am Himmel präzise zu vermessen und zu verfolgen, und zwar nicht nur nachts – wenn alle Astronomen normalerweise den Himmel absuchen –, sondern auch, wenn die Sonne mittags steht.

«Seit Jahrhunderten versuchen Menschen, Sterne und Satelliten im Weltraum zu beobachten sichtbare Wellenlängen bei Tageslicht, aber es war schon immer sehr schwierig. Unsere Tests zeigen, dass der Huntsman auch bei Tageslicht bemerkenswerte Ergebnisse erzielen kann»erklärt der Hauptautor und Doktorand der Astrophysik Sarah Caddyder auch am Design und Betrieb des Huntsman-Teleskops beteiligt warSiding Springs Observatorium in Coonabarabran.

Ursprünglich für hochempfindliche Beobachtungen des Nachthimmels konzipiert, verfügt das Huntsman-Teleskop über eine einzigartige Anordnung von 10 parallel arbeitenden Kameraobjektiven, die 10 ultraschnelle CMOS-Sensoren mit Strom versorgen, die zusammen Tausende von Kurzbelichtungsbildern pro Sekunde aufnehmen können. Das Teleskop kombiniert eine astronomische Kamera und astromechanische Fokussierungsausrüstung mit einer Reihe von 10 hochempfindlichen 400-mm-Canon-Objektiven, die so ausgerichtet sind, dass sie denselben Teil des Himmels abdecken. Die angeschlossene Kamera ist somit in der Lage, Bilder zu verarbeiten und sehr große Datenströme im Handumdrehen zu verwalten und mithilfe der Robotersteuerung schnell bewegte Objekte zu verfolgen, zu erfassen und zu gewährleisten Kontinuierliche Überwachung von Objekten für 24 Stunden.

Da die Sonne den größten Teil des Lichts anderer Himmelsobjekte blockiert, beobachten Astronomen traditionell nur nachts – dieses Multiobjektiv-Teleskop könnte neue Möglichkeiten für die Tagesastronomie eröffnen. «Durch die Möglichkeit, rund um die Uhr genaue Beobachtungen durchführen zu können, werden langjährige Beschränkungen für Astronomen beim Scannen des Himmels aufgehoben»er behauptet Lee Spitlerverantwortlich für Raumfahrtprojekte amAustralische astronomische Optik (Aao) von Macquarie, Co-Autor vonArtikel im Magazin vorgestellt Veröffentlichungen der Astronomical Society of Australia enthält die Ergebnisse von Beobachtungstests.

Sarah Caddy mit dem Huntsman-Teleskop, das sie mitgestaltet und gebaut hat. Dieses optische Teleskop verfügt über eine einzigartige Anordnung von 10 parallel arbeitenden Kameraobjektiven, die 10 ultraschnelle CMOS-Kamerasensoren mit Strom versorgen. Bildnachweis: Macquarie University

Caddys Idee bestand darin, mit speziellen „Breitband“-Filtern an einer Testversion des Huntsman zu experimentieren – einer verkleinerten Kopie des am Observatorium der Macquarie University installierten Einzellinsen-Teleskops –, um tagsüber den größten Teil des Lichts zu blockieren und nur die spezifischen Wellenlängen zuzulassen des Lichts, das von Himmelsobjekten ausgestrahlt wird. Der Prototyp eines Mini-Teleskops ermöglichte es dem Forschungsteam, verschiedene Einstellungen in einer kontrollierten Umgebung zu bewerten, ohne das Huntsman-Teleskop zu beeinträchtigen.

Welche Vorteile hat es, das Universum auch tagsüber beobachten zu können? Da sind viele. Erstens die Möglichkeit, einige helle Sterne, die nachts nicht beobachtet werden können, weil sie zu nah an der Sonne sind, ständig zu überwachen. Ein Beispiel ist der Rote Überriese Beteigeuze, ein nahegelegener Stern in etwa 650 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Orion der Milchstraße. Sucheein Stern ist von Großes Interesse Für Astronomen ist es bemerkenswert abgedunkelt zwischen 2019 und 2020, wahrscheinlich aufgrund einer starken Gas- und Staubaustreibung. Wir wissen auch, dass Beteigeuze „bald“ explodieren wird – astronomisch gesehen, irgendwann zwischen jetzt und den nächsten paar Millionen Jahren –, aber wir wissen nicht genau, wann das passieren wird. Aber Beteigeuze ist etwa vier Monate im Jahr und nur tagsüber zu beobachten, wenn die Sonne zwischen Beteigeuze und Erde steht. Es wäre daher schade, seinen explosiven Moment zu verpassen. «Ohne diesen Tagesmodus werden wir erst einige Monate, nachdem sein explosives Licht die Erde erreicht hat, wissen, ob einer der hellsten Sterne am Himmel zur Supernova geworden ist.»sagt Spitler.

Nächtliche 3D-Darstellung von Beteigeuze, dem hellen Stern im Sternbild Orion mit seiner dynamisch expandierenden Korona und der Eruption von Gas oder Staub. Bildnachweis: Macquarie University

Mit einer siebenmonatigen Untersuchung der Helligkeit des Roten Überriesen während des Tages bestätigte das Forschungsteam, dass die Tagesphotometriedaten des Huntsman-Teleskops für Beteigeuze mit Messungen von Observatorien auf der ganzen Welt und Weltraumteleskopen übereinstimmen. Wenn also alles gut geht, wird das Teleskop Astronomen glücklich machen, die gerne Sterne untersuchen, die zu Supernovae werden und enorme Mengen an Sternenmaterial ausstoßen, um die Entstehung chemischer Elemente im Universum zu verstehen.

Supernova-Explosionen in der Milchstraße sind relativ selten – die letzte ereignete sich im Jahr 1604 – und zwar so sehr, dass Astronomen auch heute noch innehalten, um die Explosion einer Supernova in einer Minigalaxie in unserer Nähe zu untersuchen, die sich im Jahr 1987 ereignete. «Diese Entdeckung ebnet den Weg für fortlaufende Langzeitstudien von Sternen wie Beteigeuze, die gegen Ende ihres Lebens starke Eruptionen erleiden»fährt Spitler fort.

Die Möglichkeit, Tagesbeobachtungen durchführen zu können, hat in dem schnell wachsenden Bereich der Beobachtungen noch einen weiteren großen Vorteil Raumsituationsbewusstsein (SSA), die Nahüberwachung einer ständig wachsenden Population von Satelliten, Weltraummüll und anderen von Menschenhand geschaffenen Objekten, die die Erde umkreisen.

Eine Tagesansicht des nahe gelegenen Sterns Beteigeuze, der etwa 650 Lichtjahre entfernt liegt. Bildnachweis: Macquarie University

Mit Beginn des nächsten Weltraumzeitalters wird die Tagesastronomie immer wichtiger: In den nächsten zehn Jahren werden mehr Satelliten gestartet als in der gesamten Geschichte der bemannten Weltraumforschung. Satellitenphotometrie – eine astronomische Technik, bei der optische Teleskope zur Untersuchung von Helligkeitsschwankungen von Himmelsobjekten eingesetzt werden – kann wertvolle Informationen liefern, darunter die Zusammensetzung, das Alter und den Zustand umlaufender Objekte.

«Da bereits rund 10.000 aktive Satelliten den Planeten umkreisen und in den nächsten zehn Jahren geplant ist, weitere 50.000 Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen, besteht ein klarer Bedarf an Netzwerken spezieller Tag- und Nachtteleskope, um Satelliten kontinuierlich zu erkennen und zu verfolgen. Durch die Öffnung der Satelliten für die Beobachtung am Tag können wir nicht nur ihre Position, sondern auch ihre Ausrichtung überwachen, indem wir die Informationen kombinieren, die wir vom Radar und anderen Überwachungsmethoden erhalten»erklärt Caddy, der mit seinem Team den Mini-Huntsman bereits seit mehreren Monaten nutzt, um Überwachungstechniken zu verfeinern und Faktoren wie optimale Belichtungszeiten, Beobachtungszeitpunkte und präzise Zielverfolgung auch bei atmosphärischen Turbulenzen systematisch zu untersuchen.

«Wir haben eine Methodik für die Tagesbeobachtung perfektioniert und gezeigt, dass dies mit erschwinglicher High-End-Ausrüstung möglich ist. Die Tageslichtastronomie ist ein spannendes Gebiet, und dank der Fortschritte bei Kamerasensoren, Filtern und anderen Technologien konnten wir dramatische Verbesserungen der Empfindlichkeit und Genauigkeit beobachten, die unter hellen Himmelsbedingungen erreichbar sind», schließt der Forscher.

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