Die Europäische Südsternwarte (ESO) hat ihr 8,2m Teleskop Kueyen auf Paranal in Chile mit einer neuen adaptiven Optik ausgestattet, die es dem Teleskop ermöglicht, von der Atmosphäre nahezu ungestört, Beobachtungen vorzunehmen.

Das Prinzip der adaptiven Optik kann man sich wie folgt vorstellen: Die von einem Stern ausgehende Wellenfront wird bei Eintritt in unsere Erdatmosphäre "deformiert", da Dichteunterschiede in der Atmosphäre deren Brechungsindex schwanken lassen. Diese gestörte Wellenfront wird in einer sekundären Optik, die im Coudé-Fokus des Teleskops angebracht wird, in Echtzeit (!) analysiert und durch einen deformierbaren Spiegel korrigiert. Für den sich anschließenden Detektor erscheint die Wellenfront dann wieder eben.

MACAO, ein Akronym für "Multi Application Curvature Adaptive Optics", heißt die neueste, von der ESO eigenständig entwickelte, adaptive Optik. Mit ihr ist die ESO ihrem großen Ziel ein Schritt näher gekommen, dem Ziel, Interferometrie im sichtbaren Licht und nahem Infrarot mit vier Teleskopen der 8 Meter Klasse zu betreiben. Hierzu soll nun jedes der vier 8,2 m Teleskope der ESO solch eine adaptive Optik erhalten.

"First Light" für MACAO war am 18.April 2003. Ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit von MACAO bieten die Bilder 1 und 2, beide im Infrarotlicht bei 2,2µm mit einer eigens für den Test von MACAO gebauten Infrarotkamera aufgenommen.

Während wir auf Bild 11b einen Stern 10. Größe zwar durch aber mit ausgeschaltetem MACAO sehen, verdeutlich Bild 11c was passiert, wenn die adaptive Optik eingeschaltet wird. Wir erkennen, dass es sich bei dem Stern HIC 59206 um einen Doppelstern handelt. Die beiden Komponenten sind 0,120 Winkelsekunden voneinander entfernt. Dass diese Auflösung in die beiden Komponenten gelingt, zeigt eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit der Optik, denn das Seeing lag zur Zeit der Beobachtung bei 0,75 Winkelsekunden. Der Begriff "seeing" bezeichnet dabei ein Maß für die atmosphärische Störung. Mit anderen Worten: Die Auflösung in die beiden Komponenten gelingt durch "Ausschalten" der Luftunruhe.

ESO PR Photo 11b und 11c Stern HIC 59206, b) nicht korrigiertes Bild sowie c) durch adaptive Optik korrigiert © ESO

Richtig stolz ist man bei der ESO aber auf Bild 11 d: Die Aufnahme dieses Sterns (9,9mag) zeigt ein Beugungsmuster, das durch die begrenzte Öffnung des Teleskops selbst erzeugt wird, also die theoretische Obergrenze für die Auflösung markiert (sogenannte Beugungsbegrenzung). Mit MACAO wird diese unüberwindbare Grenze also tatsächlich erreicht, die Möglichkeiten des Teleskops vollständig genutzt.

ESO PR Photo 11d One of the best images obtained with MACAO-VLTI © ESO

Neben diesen Tests haben die Astronomen mit MACAO auch ein paar Aufnahmen gemacht, die auf die astronomische Leistungsfähigkeit dieser Optik hinweist:

In Bild 11i sehen wir Eta Carinae, einer der schwersten bekannten Sterne:

Mit hundert Sonnenmassen ist Eta Carinae ein wahres Sternmonster, vier Millionen mal heller als unsere Sonne.

Solche Sterne sind nicht nur kurzlebig, sondern an ihrer Oberfläche auch wenig stabil: In heftigen Ausbrüchen werden Teile der Oberfläche in die Umgebung weggeblasen. Diese Materie streut dann das Licht von Eta Carinae und erzeugt so eine diffuse Hülle um den Stern.

Die Aufnahme ist 6,5 auf 6,5 Quadratsekunden groß. Die Strahlen, die symmetrisch von dem Stern wegweisen, entstehen durch Beugung des Sternlichts an der Spinne des Sekundärspiegels des Teleskops. Dies zeigt wieder, wie gut die adaptiven Optik an das theoretische Auflösungsvermögen des Teleskops herankommt.

Bild 11j zeigt einen besonderen Stern: Frosty Leo im Sternbild Löwe. Dieser Stern ist von einer Hülle mit bipolarer Struktur umgeben. Sie besteht aus Gas, Staub und Eis. Letzterem verdankt er seinen Namen.

Das Bild ist 5x5 Quadratsekunden groß und wiederum im nahen Infrarotlicht aufgenommen. Frosty Leo ist ein Stern 11. Größe und markiert einen besonderen Übergang in der Sternentwicklung.

Da solche Übergänge, verglichen mit der Gesamtlebenszeit des Sterns, sehr schnell vor sich gehen, sind solche Objekte selten: Es ist einfach schwierig Sterne beim Übergang von einer zur anderen Lebensphase zu "erwischen".

Besonders die letzten beiden Beispiele verdeutlichen, wozu große Teleskope mit durch adaptiver Optik erzielter hoher Auflösung fähig sind: Die nähere Umgebung der Sterne selbst wird zum Untersuchungsgegenstand.

Wir können sehr gespannt sein, welche Resultate erzielt werden, wenn es dann auch noch gelingt mittels Interferometrie Teleskope mit adaptiver Optik zusammen zu schalten.