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ASTRONOMIE Voller Eimer

Ein französischer Forscher entwickelte ein neuartiges Teleskop. Von »optischen Interferometern« erhoffen Astronomen einen tieferen Blick ins All und nie gesehene Sternenbilder. *
• aus DER SPIEGEL 47/1986
Dieser Beitrag stammt aus dem SPIEGEL-Archiv. Warum ist das wichtig?

Autos? Die seien »hier oben so brauchbar wie Schlitten auf der sommerlichen Promenade des Anglais in Nizza« - nur ein Pferd, urteilt Antoine Labeyrie, tauge in der rauhen Landschaft zum täglichen Geschäft. Labeyrie ist Astronom.

Täglich treibt der reitende Wissenschaftler sein Roß über das geröllgespickte Plateau de Calern, 20 Kilometer nördlich der südfranzösischen Parfumstadt Grasse, zu einem seltsam anmutenden Gebilde: Wie ein Iglu wächst die Betonkuppel eines Observatoriums aus dem Kalkplateau der Seealpen. Gleise führen nach Norden und Süden aus dem Kuppelbau, auf den Schienen rollen zwei gewaltige Betonkugeln, die sich mit ihren kurzen Hälsen wie die Glubschaugen eines Chamäleons ausnehmen.

Die Astronomen geraten ins Schwärmen, wenn sie über das befremdliche Beton-Ensemble in 1250 Meter Höhe

sprechen: Das »Große Interferometer mit zwei Teleskopen« (GI2T), wie die Fachleute es nennen, stelle »ein neuartiges Konzept der Himmelsbeobachtung« dar; seit Galileo Galilei im 17. Jahrhundert mit dem ersten Himmelsfernrohr die Monde des Jupiters entdeckte, habe es keine ähnlich hoffnungsvolle Sehrohr-Konstruktion gegeben.

Labeyries Trick, zwei relativ kleine Spiegelteleskope so zu koppeln, daß ihre gemeinsame »Sehschärfe« die der größten herstellbaren Spiegelteleskope weit übertrifft, hat die Himmelsgelehrten in helle Aufregung und etliche Institute in Geberlaune versetzt. Amerikanische und europäische Wissenschaftlergruppen planen derzeit gleich drei große Teleskope, die nach dem Vorbild des französischen Doppelspiegels um den schärfsten und weitesten Blick ins All wetteifern sollen: *___Die University of Arizona, die Ohio State University ____und die University of Chicago wollen zu Beginn der 90er ____Jahre in Arizona ein solches »Feld stecher«-Teleskop ____mit zwei acht Me ter großen Spiegeln errichten. *___Ebenfalls einen Standort in Arizona wünschen ____amerikanische Astrono men für das aus US-Bundesmitteln ____finanzierte »National New Technolo gy Telescope«. Nach ____diesem Plan sollen sogar vier jeweils acht Meter große ____Spiegel zu einem Riesentele skop verbünden werden. *___Gleichfalls aus vier Spiegel setzen die Himmelsforscher ____des European Sou thern Observatory (Eso). Bewilligen ____die acht westeuropäischen Mitglied staaten - darunter ____die Bundesrepu blik - die erforderlichen Mittel, soll ____das Spiegel-Quartett ("Very Large Telescope") von 1997 ____an vom chileni schen Hochland aus ins All spähen.

Die offenbar blendende Idee der »optischen Interferometrie« verfolgt Astronom Labeyrie schon seit mehr als einem Jahrzehnt: Zum erstenmal 1974 verband der Franzose zwei winzige Spiegel kunstvoll zu einem Spähgerät. Obschon jeder der beiden hohlgeschliffenen Glaskörper mit 25 Zentimeter Durchmesser kaum größer als ein Rasierspiegel war, zauberte der Tüftler mit seinen Minispiegeln Sternenbilder, wie sie in solcher Schärfe auch von einem der größten Teleskop der Welt, dem Fünf-Meter-Spiegel auf dem Mount Palomar in Kalifornien, nicht zu gewinnen waren.

Labeyries Dreh: Er rückte die beiden Spiegel um etliche Meter auseinander und verband sie nach Art astronomischer Radio-Interferometer. Beide Kleinspiegel sammelten auf diese Weise Lichtstrahlen, wie sie auf die Randzonen eines einzigen Spiegels ungeheurer Größe fallen würden. Sodann überlagerte der Franzose die Strahlenbündel zu einem einzigen Bildstrahl und gewann so ein »Interferenzbild": ein Streifenmuster, in dem zwar alle Bildelemente eines gewöhnlichen Fernrohrbildes stecken, aus dem aber erst ein pfiffiges Computerprogramm ein klassisches Sternenphoto errechnet.

Radioastronomen - die es nicht mit sichtbarem Licht, sondern mit den Radiosignalen aus dem Weltall zu tun haben - hatten sich der Interferenztechnik schon seit Jahrzehnten bedient: Sie koppelten einzelne ihrer Großantennen in Australien, Japan und den USA und gewannen so gleichsam eine Radioantenne vom Durchmesser der Erde. Selbst ein Satellit wurde kürzlich in das Antennennetz geschaltet, um das Radio-Ohr auf das fast Anderthalbfache des Erddurchmessers zu vergrößern.

Das war bei der Radioastronomie vergleichsweise einfach: Mit Wellenlängen im Millimeter- und Meterbereich schwingen Radiowellen aus dem All übertragungsfreundlich. Noch über Tausende von Kilometern hinweg lassen sich die von einzelnen Antennen aufgefangenen Sternenbotschaften zu einem gemeinsamen Signalstrahl verknüpfen.

Bei Lichtwellen hingegen - nur wenige tausendstel Millimeter kurz - erfordert solches Knüpfwerk unvorstellbare Präzision: Die Strahlen der Einzelspiegel müssen so exakt zu einem gemeinsamen Bildstrahl zusammengeführt werden, daß jeweils Wellenberg auf Wellenberg und Wellental auf Wellental treffen;

derzeit, beim »GI2T« in Südfrankreich, arbeitet Labeyrie an einem Interferometer, dessen zwei je 1,5 Meter große Spiegel (in den beweglichen Betonkugeln der Anlage) bis zu 70 Meter weit auseinandergefahren werden können. Sollen die beiden »Augen« zu einem Großinstrument zusammengeschaltet werden, müssen die Lichtstrahlen der beiden Spiegel über je 35 Meter präzis im Beobachtungsraum der Anlage überlagert werden.

Schon feinste mechanische Schwingungen würden allerdings ausreichen, das Licht-Ballett aus dem Takt zu bringen. Nur wenn es gelingt, das Kunstwerk aus Lagern, Motoren, Spiegeln, Linsen und Prismen noch gegen winzigste Erschütterungen zu schützen, werden die Labeyrie-Spiegel nie gesehene Sternenbilder erzeugen können: Aus dem Streifenmuster ließen sich im Computer Punkt um Punkt Bilder ferner Sterne errechnen, auf denen sogar Einzelheiten der Oberfläche zu erkennen wären.

In wenigen Jahren, glauben Eso-Forscher, seien die Anfangsprobleme der Koppelteleskope zu überwinden - rechtzeitig, um die vier Acht-Meter-Spiegel des geplanten europäischen »Very Large Telescope« zu einem Super-Teleskop zu verknüpfen. Das Quartett der Spiegel, so der Eso Plan, könnte am Ende sogar auf doppelte Weise den Blick ins Universum schärfen.

Zum einen sollen die vier Spiegel gemeinsam ebensoviel Licht sammeln wie ein Spiegel von 16 Metern Durchmesser. Es entstünde ein »Lichteimer«, der genügend Licht auffangen würde, um selbst Objekte am äußersten Rand des Universums zu erkennen. Zum anderen wäre das Teleskop, wenn die äußeren Spiegel der Anlage auf 150 Meter auseinandergerückt und zum Interferometer gekoppelt würden, in seiner Trennschärfe einem Monsterspiegel von 150 Metern Durchmesser vergleichbar.

Von einem solchen Vielzweckgerät, das alle Fesseln der gegenwärtigen Fünf-Meter-Großspiegel sprengen würde, erwarten die Astronomen den größten wissenschaftlichen Nutzen: *___Auf der Oberfläche ferner Sterne ließen sich ____Einzelheiten beobachten. die bislang einzig auf der ____Sonne zu erkennen sind. *___Bilder aus dem Zentrum der Milchstraße erlaubten einen ____Blick in jene Bereiche der Galaxie, die Him ____melsbetrachtern bislang verschlossen sind. *___"Schwarze Löcher«, kosmische Ge bilde von so gewaltiger ____Schwerkraft, daß nicht einmal Licht ihnen zu ent kommen ____vermag, ließen sich aufspü ren - indem man die ____Lichtstrahlen anderer Sterne einfängt, die im ____Schwerkraftsog der Schwarzen Lö cher gekrümmt werden.

Die neuen Teleskope, schwärmte John Jeffries, Direktor der Optical Astronomy Observatories in Tucson, Arizona, seien »das Zweitbeste«, was Astronomen widerfahren könne.

Für den gänzlich ungetrübten Sternenblick hoch über den Smogglocken der Städte, weitab noch von der letzten störenden Laterne eines Einödhofes, kennt der Astronom indes nur einen Ort vollkommener Reinheit.

Am schönsten wäre ein Super-Teleskop »hinterm Mond« - denn das All von der Nachtseite des Mondes aus zu erspähen, das, so Jeffries, sei der »wahre Traum eines Astronomen«.

[Grafiktext]

GESCHÄRFTER BLICK INS WELTALL Funktionsweise des optischen Interferometers (schematische Darstellung) Über Fernsteuerung werden das nördliche und das südliche Spiegelteleskop auf die zu beobachtende Lichtquelle im Weltall ausgerichtet. Über Umlenkspiegel werden die von den Spiegelteleskopen aufgefangenen Lichtstrahlen in das zentrale Observatorium geleitet. Ein System von Linsen und Prismen vereint die beiden Einzelstrahlen der Teleskope zum Bildstrahl (Interferometrie). Da die beiden Einzelteleskope auf beweglichen Schlitten bis zu 70 Meter weit auseinandergefahren werden können, entspricht die Leistungsfähigkeit des Observatoriums theoretisch der eines einzigen Super-Spiegels von 70 Metern Durchmesser.

[GrafiktextEnde]

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