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VLT
Neue Optik für bessere Bilder von Exoplaneten
Redaktion / Pressemitteilung der ETH Zürich 
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6. Juli 2010

Das Very Large Telescope (VLT) der europäischen Südsternwarte ESO in Chile liefert schon jetzt zuweilen erstaunliche Daten und Bilder von extrasolaren Planeten. Mit Hilfe einer neuen Optik könnten in Zukunft noch bessere Aufnahmen der fernen Welten gelingen. Erste Tests des Apodizing Phase Plate (APP) genannten Systems verliefen vielversprechend.

APP Optik

Bild eines einzelnen Sterns aufgenommen mit der neuen APP Optik. Auf der rechten Seite des Sterns sind Beugungsringe zu erkennen, welche durch Lichtbrechung am Teleskop entstehen. Diese sind normalerweise unvermeidbar und umgeben den ganzen Stern, was die Entdeckung einer schwachen Lichtquelle in seiner Nähe praktisch verunmöglicht Die APP Optik unterdrückt das Ringmuster jedoch auf der linken Seite des Sterns, was zu einem deutlicheren Bild und wesentlich höherer Empfindlichkeit führt. Die Pixel stammen von der Teleskop-Kamera. Um beide Seiten eines Sterns zu untersuchen, kann die Kamera gedreht werden. Bild: Sascha Quanz / ETH Zürich

Das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) auf dem Gipfel des Paranal in Chile hat in den Vergangenheit immer wieder spektakuläre Resultate über extrasolare Planeten geliefert. Bisher ist es jedoch nur bei einer Handvoll von Exoplaneten gelungen, direkte Bilder von ihnen aufzunehmen. Nun soll eine neue Optik, die von einer internationalen Forschergruppe unter der Leitung des Instituts für Astronomie der ETH Zürich und der Sterrewacht Leiden (NL) entwickelt wurde, die Suche nach und das direkte Fotografieren von Exoplaneten erleichtern. Erste Aufnahmen eines bekannten Exoplaneten sind bereits gelungen, die Resultate werden in Kürze in Fachzeitschriften publiziert.

Koronografen werden eingesetzt, um die helle Lichtscheibe eines Sterns abzudecken, so dass die sogenannte Korona, der feine Strahlenkranz um einen Stern oder lichtschwächere Objekte in unmittelbarer Nähe des Sterns besser beobachtet werden können. Dabei muss das Licht im richtigen Masse abgedämpft werden, wie man das zum Beispiel von Sonnenfinsternissen her kennt. Die meisten Koronografen verwenden zwei optische Komponenten, die exakt aufeinander abgestimmt sein müssen, um das Licht des angepeilten Sterns zu unterdrücken.

Die neu entwickelte Optik namens Apodizing Phase Plate (APP) verwendet nur eine, welche gezielt die Streuung des Sternenlichts minimiert. Das APP nutzt dafür die Eigenschaften des Lichts, um die störenden Beugungsmuster auf einer Seite des Sterns aufzuheben. Die Oberfläche der neuen Optik, durch die das Licht des Teleskops geschickt wird, lässt sogenannte Phasenvariationen entstehen, welche die Lichtwellen verändern.

"Wenn man im Ozean taucht und gen Himmel blickt, sieht man einen annähernd vergleichbaren Effekt. Das Sonnenlicht wird an den Wellen der Wasseroberfläche gebeugt und lässt den Himmel und die Wolken ganz anders erscheinen. Unsere Optik funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip", erklärt Sascha Quanz vom Institut für Astronomie der ETH Zürich und Hauptautor der Studie.

Was die neue APP Technik leistet, konnte das Team der ETH Zürich und des Observatoriums Leiden nun an einem Beispiel unter Beweis stellen. Erst Anfang Juni meldete die ESO, dass es Dr. Anne-Marie Lagrange vom Laboratoire d'Astrophysique in Grenoble am VLT gelungen ist, die Bewegung eines Exoplaneten, der den hellen Stern Beta Pictoris umkreist, direkt zu beobachten (astronews.com berichtete). Das Team konnte nun mit Hilfe der neuen Optik diese Entdeckung rund um Beta Pic b – wie der Exoplanet offiziell heißt – bestätigen.

Zudem konnten sie Daten liefern, die den Planeten Beta Pic b an einem weiteren Punkt seiner Umlaufbahn zeigen. Eine Umlaufbahn, die bis vor kurzem Rätsel aufgeben hat. Da die APP in einem leicht anderen Wellenlängenbereich arbeitet als der Filter, der von Lagrange verwendet wurde, konnte das Team zusätzlich Informationen über die Temperatur und die Atmosphäre des Exoplaneten sammeln.

Sascha Quanz fasst die Resultate wie folgt zusammen: "Zwar war dieser Exoplanet schon vorher bekannt, doch die Resultate zeigen klar die Kapazitäten der neuen Technologie. Sie ist einfach anzuwenden, weil sie keine spezielle Ausrichtung auf den Zielstern erfordert. Nun sollte es uns möglich sein, weitere Exoplaneten nah an ihrem Mutterstern zu finden, wo die meisten Planeten auch vermutet werden."

Doch auch andere Forschungsgebiete können von der neuen APP-Technologie profitieren. "Wir sind gespannt, wie die Astronomen des VLTs die neuen Kapazitäten für ihre Forschung zukünftig einsetzen. Sie kann ja nicht nur für extrasolare Planeten verwendet werden, sondern auch für andere lichtschwache Strukturen um junge Sterne oder Quasare", freut sich Prof. Michael R. Meyer, Co-Autor und Projektleiter des APPs. In Zukunft könnten Daten des Teleskops dabei helfen, neue Exoplaneten zu entdecken und die Temperatur und gegebenenfalls die Masse besser zu bestimmen.

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Neue Optik am VLT für bessere Bilder von Exoplaneten. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Beta Pictoris: Bewegung eines Exoplaneten beobachtet - 10. Juni 2010
Ferne Welten - die astronews.com-Berichterstattung über die Suche nach fernen Planeten
Links im WWW
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
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