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H.E.S.S. II
First Light für größtes Tscherenkow-Teleskop
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Max-Planck-Gesellschaft
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31. Juli 2012

In Namibia konnten Astronomen in der vergangenen Woche das sogenannte First Light des größten bislang gebauten Tscherenkow-Teleskops feiern. H.E.S.S. II besitzt einen 28 Meter durchmessenden Spiegel und ergänzt die vier bereits bestehenden Zwölf-Meter-Teleskope. Die Forscher erhoffen sich neue Daten über die Quellen hochenergetischer kosmischer Strahlung.

H.E.S.S.-Teleskope

Neues Gamma-Auge für die H.E.S.S.-Familie: Die Antenne des Teleskops besitzt einen Durchmesser von 28 Metern und wiegt fast 600 Tonnen. Foto: H.E.S.S. Collaboration, Clementina Medina/Irfu-CEA [Großansicht]

Das neue H.E.S.S. II-Teleskop (H.E.S.S. steht für High Energy Stereoscopic System) hat am 26. Juli 2012 um 0.43 Uhr MEZ seine erste astronomische Beobachtung gemacht. Astronomen bezeichnen eine solche Premiere als "First Light" also "erstes Licht". Das Teleskop machte dabei Bilder von atmosphärischen Teilchenschauern, die von kosmischen Gammastrahlen oder von kosmischer Strahlung erzeugt werden. Das Teleskop wiegt fast 600 Tonnen und sein 28-Meter-Spiegel entspricht etwa der Fläche von zwei Tennisplätzen. Es ergänzt vier bereits bestehende 12-Meter-Teleskope, die sich alle in der Nähe des Gamsbergs in Namibia befinden. 

"Das neue Teleskop hat nicht nur die weltweit größte Spiegelfläche derartiger Instrumente, sondern es löst auch die Bilder der Teilchenschauer mit beispiellosem Detailreichtum auf, da es viermal mehr Pixel pro Himmelsfläche besitzt als die kleineren Teleskope", sagt Pascal Vincent von dem französischen Team, das für die Lichtsensor-Einheit, also die Kamera, im Fokus des Spiegels verantwortlich ist.

Gammastrahlen stammen nach heutigem Verständnis aus natürlichen kosmischen Teilchenbeschleunigern wie supermassereichen Schwarzen Löchern, Doppelsternen, Pulsaren, Galaxienhaufen und Supernovae oder auch von Teilchen aus dem Urknall. Im Universum gibt es viele solcher natürlichen Beschleuniger, die geladene Teilchen auf weit höhere Energieniveaus bringen als dies in künstlichen Beschleunigern wie dem LHC am Genfer CERN der Fall ist.

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Bisher kennen die Wissenschaftler mehr als 100 kosmische Quellen höchstenergetischer Gammastrahlen. Mit H.E.S.S. II werden die Astrophysiker nicht nur diese Objekte detaillierter erforschen können, sondern wohl auch viele neue Quellen entdecken. Insbesondere wird H.E.S.S. II den Gammastrahlenhimmel bei Energien im Bereich von einigen zehn Gigaelektronenvolt erkunden - also im wenig untersuchten Übergangsbereich zwischen Weltrauminstrumenten und den derzeitigen Teleskopen am Boden, der ein riesiges Potenzial für Entdeckungen bietet.

Hinter den extremsten Gammastrahlern verbergen sich aktive Galaxienkerne. Sie leuchten etwa hundertfach so hell wie die gesamte Milchstraße; dabei scheint die Energie aus einem Volumen zu kommen, das deutlich kleiner ist als das unseres Sonnensystems. Zudem ändert sich die Intensität der Strahlung innerhalb von Minuten dramatisch - ein Hinweis auf die Existenz von supermassereichen Schwarzen Löchern, die gierig Materie aus der Umgebung verschlingen und dabei Strahlung abgeben. Die H.E.S.S.-Teleskope haben in den vergangenen Jahren einige Quellen entdeckt, die bei anderen Wellenlängen unsichtbar sind. Dabei könnte es sich um einen neuen Typ von Himmelsobjekten handeln, zu deren Entschlüsselung H.E.S.S. II beitragen soll.

Die Teleskope beobachten das All nicht direkt wie etwa optische Fernrohre. Wenn Gammastrahlen nämlich hoch in der irdischen Atmosphäre auf Luftmoleküle treffen, erzeugen sie eine Kaskade von Sekundärteilchen, die sich durch bläuliche Lichtblitze, die sogenannte Tscherenkow-Strahlung, verrät. Genau diese können die Teleskope nun mit ultraschnellen Kameras am Boden registrieren.

Die für H.E.S.S. II entwickelte Kamera ist in der Lage, die sehr schwachen Blitze mit einer Belichtungszeit von einigen Milliardstel Sekunden aufzunehmen, also eine Million mal schneller als eine normale Kamera. Die H.E.S.S.-II-Kamera hat die Fläche eines Garagentors, wiegt etwa drei Tonnen und liegt 36 Meter über dem Spiegel in der Brennebene - bei aufrechter Position auf der Höhe eines 20-stöckigen Gebäudes. Trotz seiner Größe kann das Teleskop doppelt so schnell wie die kleineren Teleskope schwenken, um sofort auf schnelle und kurzzeitige Phänomene wie Gammastrahlenausbrüche irgendwo am Firmament zu reagieren.

Die Teleskopstruktur und das Antriebssystem wurden von Ingenieuren in Deutschland und Südafrika entwickelt und in Namibia und Deutschland gebaut. Die 875 sechseckigen Spiegelfacetten, aus denen der riesige Reflektor besteht, wurden in Armenien hergestellt. Die Kamera mit integrierter Elektronik wurde in Frankreich entwickelt und gebaut. Der Bau des neuen H.E.S.S.-II-Teleskops wurde hauptsächlich von deutschen und französischen Institutionen vorangetrieben und finanziert; wesentliche Beiträge kamen aus Österreich, Polen, Südafrika und Schweden. Das Heidelberger Max-Planck-Institut für Kernphysik war an der Entwicklung und dem Design aller Komponenten außer der Kamera und ihrer Elektronik maßgeblich beteiligt und koordinierte die Aufbauarbeiten. Die Max-Planck-Gesellschaft war mit einem Anteil an der Finanzierung von knapp 50 Prozent der mit Abstand größte Geldgeber für H.E.S.S. II.

"Die erfolgreiche Inbetriebnahme des neuen Teleskops ist ein großer Schritt voran für die Wissenschaftler von H.E.S.S., für die astronomische Forschung insgesamt und für das südliche Afrika als erstklassigen Standort", sagt Werner Hofmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Kernphysik und Sprecher des Projekts. "H.E.S.S. II ebnet auch den Weg zur Realisierung von CTA, dem Cerenkov Telescope Array. Das ist die nächste Instrumentengeneration mit höchster Priorität bei Astroteilchenphysikern in Europa."

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siehe auch
HESS: Hohe Auszeichnung für Cherenkov-Teleskope - 9. März 2007
HESS: Acht neue Quellen hochenergetischer Gammastrahlung - 29. März 2005
HESS: Blaue Blitze aus dem Kosmos - 30. August 2002
Links im WWW
H.E.S.S. - The High Energy Stereoscopic System
Max-Planck-Institut für Kernphysik
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