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Es war seit Jahrzehnten der Traum der Wissenschaften und
Ingenieure, bei Weitwinkelaufnahmen die Störungen durch die Luftunruhe zu
korrigieren. Die neuen Bilder von Jupiter belegen den Wert dieser
fortschrittlichen Technologie, die MAD verwendet. Dabei werden statt einem nun
zwei oder mehr Leitsterne verwendet, um die Unschärfe, die die
Luftturbulenzen verursachen, auf einem Sichtfeld korrigiert, das dreissig mal
größer ist als bei den bisherigen Techniken.
Erdgebundene Teleskopen leiden unter der Unschärfe,
die durch atmosphärische Turbulenzen verursacht wird. Diese Turbulenzen
lassen Sterne auf eine Art flackern, die Poeten erfreut, aber Astronomen
frustriert, da es die feinen Details eines Bildes verschmiert.
Mit Hilfe adaptiver Optiken (AO) kann man diesen
Hauptnachteil überwinden, so dass die Teleskope einigermassen so scharfe
Bilder produzieren, wie theoretisch möglich und somit den
Verhältnissen im Weltraum nahe kommen. Systeme adaptiver Optiken arbeiten
mit computerkontrollierten, biegsamen Spiegeln, die die Bildstörungen
durch die atmosphärischen Turbulenzen ausgleichen. Sie basieren auf
optische Echtzeitkorrekturen, berechnet aus Bilddaten, die ein
‚Wellenfrontsensor' (eine spezielle Kamera) mit sehr hoher Geschwindigkeit
- viele hundertmal pro Sekunde - aufnimmt.
Bisherige AO-Systeme können nur den Effekt der
atmosphärischen Turbulenzen in einem sehr kleinen Bereich des Himmels
ausgleichen - typischerweise 15 Bogensekunden oder weniger. Die Korrektur baut
sehr schnell ab, wenn man sich von der zentralen Achse entfernt. Die Ingeniuere
haben deswegen neue Techniken entwickelt, um diese Beschränkung zu
überwinden. Eine davon ist ist die mehrfachkonjugierte adaptive Optik. In
der ESO-News ESO 19/07 erfährt man näheres über den
MAD-Prototyp.
"Diese Art adaptiver Optiken hat einen großen
Vorteil beim Beobachten großer Objekte, wie Planeten, Sternhaufen oder
Nebeln," sagt der leitende Wissenschaftler Franck Marchis vom UC Berkeley und
dem SETI Institute in Mountain View, California, USA. "Während normale
adaptive Optiken eine exzellente Korrektur in einem kleinen Gesichtsfeld
liefert, bietet MAD gute Korrekturen über einen größeren
Bereich des Himmels. Und tatsächlich wären wir ohne MAD nicht in der
Lage, diese beeindruckenden Beobachtungen zu machen."
MAD erlaubte den Wissenschaftler Jupiter für fast 2
Stunden - zwischen dem 16 und 17 August 2008 - zu beobachten, eine
Rekordlänge, wie das Forscherteam versichert. Konventionelle adaptive
Optiken, die einen einzelnen Jupitermond als Referenz nutzen, können
Jupiter nicht so lange verfolgen, da der Mond sich zu weit von dem Planeten
wegbewegt.
Das Hubble Space Telescope kann Jupiter nicht mehr als 50
Minuten ununterbrochen beobachten, da seine Sicht während seines
96-minütigen Umlaufs regelmäßig durch die Erde blockiert wird.
Mit MAD verfolgten der ESO-Astronom Paola Amico, MAD Projektmanager Enrico
Marchetti und Sébastien Tordo von dem MAD-Team zwei von Jupiters
größten Monden, Europa und Io - jeweils einer auf jeder Seite von
Jupiter - um eine gute Korrektur über die ganze volle Planetenscheibe zu
bekommen. "Es war die bisher herausfordernste Beobachtung, die wir mit MAD
durchgeführt haben, denn wir mussten zwei Monde mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten mit hoher Genauigkeit verfolgen und gleichzeitig Jupiter
nachjagen," sagt Marchetti. Mit dieser einzigartigen Serie von Aufnahmen fand
das Team eine größere Veränderung in der Helligkeit des
äquatorialen Nebels, der in einem 16000 Kilometer weiten Gürtel um
Jupiters Äquator liegt.
Dieser Nebel, der aus der Stickstoffverbindung Hydrazin -
wird auf der Erde als Raketentreibstoff verwendet - oder möglicherweise
gefrorene Kristalle aus Ammoniak, Wasser oder Ammoniumhydrosulfid aus der Tiefe
des Gasplaneten besteht, ist auf Infrarotaufnahmen sehr auffällig. Da das
sichtbare Licht in tiefere Schichten eindringen kann als das Licht der
infraroten Wellenlängen (um 2 Mikrometer), die MAD detektieren kann, sehen
optische Teleskope Licht, dass von tieferen, dichteren Wolken reflektiert
werden, die unterhalb des Nebels liegen. Der Nebel verhält sich
ähnlich wie Teilchen auf den Spitzen von irdischen Gewitterwolken (bekannt
als Cumulonimbus-Ambosse) oder in der Aschewolke großer
Vulkanausbrüche, die bis in die obere Atmosphäre reichen und sich um
die ganze Welt verbreiten. Auf dem Jupiter wechselwirkt Amoniak, das in die
obere Atmosphäre injiziert wurde, auch mit dem Sonnenlicht, um Hydrazin zu
bilden, das als Dunst aus kleinen Eispartikeln kondensiert. Die Hydrazinchemie
in Jupiters Atmosphäre ist vergleichbar mit derjenigen, die in der
irdischen Atmosphäre auftritt, wenn nach einem Vulkanausbruch
Schwefeldioxyd durch das Ultraviolette Licht der Sonne sich in
Schwefelsäure umwandelt.
Mehr reflektiertes Sonnenlicht in dem Nebel der
äußeren Atmosphäre bedeutet, dass die Menge des Nebels zunahm,
oder dass er sich zu größeren Höhen bewegt hat. "Der hellste
Teil hat sich um mehr als 6000 Kilometer nach Süden verschoben,"
erklärt das Gruppenmitglied Mike Wong. Diese Schlussfolgerung resultiert
aus dem Vergleich mit Bildern, die 2005 von Wong und seiner Kollegin Imke de
Pater mit dem Hubble Space Telescope aufgenommen hatten. Die Hubble-Bilder,
aufgenommen mit einer Wellenlänge, die sehr nahe zu denen liegen, die bei
der VLT-Studie verwendet wurden, zeigen mehr Nebel in der nördlicheren
Hälfte der hellen Äquatorialzone, während die VLT-Bilder 2008
eine klare Verschiebung zum Süden zeigen. "Die Veränderung, die wir
im Nebel sehen, könnte mit den großen Veränderungen in der
Wolkenmustern in Verbindung stehen, die mit den planetenweiten
Veränderungen des letzten Jahren zusammenhängen, aber wir müssen
uns noch weitere Daten anschauen, um genauer festzustellen, wann die
Veränderungen geschahen," stellt Wong fest. |
