Vergrößern ohne Spiegel/Linsen?

Hallo,

ich habe eine Laienfrage:
Gibt es Verfahren, die es ermöglichen, (sichtbares) Licht zu verstärken, ohne auf die altbewährte Methode von Spiegeln und Linsen zu setzen?
Wenn ja, wie funktionieren die?

und noch eine Grundsatzverständnisfrage hinterher:
Könnte man mit einem theoretischen ausreichend leistungsstarken Teleskop (nicht Gravitationslinsenteleskop) z.B. einzelne Flüsse oder noch kleinere Strukturen auf Exoplaneten sehen? Oder andesrum: Kommt alles Licht, was von einem Objekt (z.B. Exoplanet) abgestrahlt wird, auch hier an, oder "verschmelzen" Photonen, die nah bei einander abgestrahlt wurden, so dass die Detailiertheit verloren geht?

Danke!

Jedes Teleskop hat natürlich seine Auflösungsgrenze. Es gibt da ein paar schöne Formeln aus der Wellenoptik dazu, aber damit hab ich mich lange nicht mehr beschäftigt. Aber ein bisschen Quantenmechanik tuts auch:

Nehmen wir ein großes Spiegelteleskop, Durchmesser 100 Meter. Es fungiert für Photonen wie eine Ortsmessung, denn jedes Photon, das man sieht, hat den Spiegel passiert. Aus der Heisenbergschen Unschärferelation folgt, dass es für den Impuls parallel zum Spiegel eine Messgrenze gibt. dx*dp > h/4*pi.

Ich muss gleich los, deshalb rechne ich nicht weiter. Jedenfalls folgt aus der Impulsunschärfe ein Raumwinkel, innerhalb dem man den Ursprungsort des Photons nicht weiter eingrenzen kann. Und der reicht normalerweise nichtmal, um den Planeten gegen den Stern optisch aufzulösen. Aber: Größeres Teleskop, bessere Auflösung.

MGZ,

meinst du wirklich, man käme da schon irgendwo ans Unschärfelimit? Ist das dasselbe wie das Beugungslimit?

Ich würde viel eher zum einen auf Fehler in den Optiken und zum anderen natürlich auf die Schwäche des Signals an sich tippen. Wenn nur ein paar Photonen alle paar Minuten eintrudeln, muss man auch erstmal alle möglichen Rauschgrenzen (Kamera, Hintergrund) bzw. systematischen Fehlereinflüsse (Kameranachführung, ...) überwinden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Linsenfehler
http://de.wikipedia.org/wiki/Signal-Rausch-Verhältnis

PlanetHunter,

Licht kann man z.B. auch mit einem Photomultiplier verstärken:
http://de.wikipedia.org/wiki/Photomultiplier

ich denke, es müsste neben Spiegeln und Linsen noch eine Möglichkeit geben, nämlich die Interferenz.
Radioteleskope (zb LOFAR) verwenden extrem viele fast omnidirektionale Empfänger, führen die einzelnen Signale durch (digitale) Interferenz zusammen und rekonstruieren daraus die Richtung der Quelle.
Ähnliches müsste auch im optischen Spektrum möglich sein *?*

Ähnliches müsste auch im optischen Spektrum möglich sein *?*

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Natürlich, mit Spiegelteleskopen ;-)

Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Interferometrie

PlanetHunter schrieb:

Natürlich, mit Spiegelteleskopen ;-)

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Ja natürlich gibt es das.

Wie wäre das:
viele kleine Spiegelteleskope, verteilt auf große Fläche.

Ähnliches gibt es bereits, siehe VLT-i: Die Signale werden mithilfe von Glasfasern zentral zusammengeführt.

Mein Vorschlag: Viel mehr Teleskope, dafür kleiner, ähnlich dem ATA. Die Sensoren messen nur Schmalbandig was den Rechenaufwand reduziert, die einzelnen Signale werden nicht optisch (Glasfaser) sondern digital weitergeleitet.

Eben so wie beim LOFAR, VLA ,...

Der Punkt is folgender. optische Sensoren sind klein, allein dafür braucht man die großen Reflektoren. "theoretisch" bräuchte man bei meinem Vorschlag keine Optik, ein CCD Sensor pro Station würde reichen, nur sammelt der eben zu wenig Licht. Hätte man riesige 1-Pixel-CCD Sensoren würden man auch keine Optiken mehr benötigen, sofern man genügend davon großflächig zusammenschaltet.

'nochmal drüber nachgedacht.
Normale CCD oder CMos Sensoren eignen sich natürlich nicht, da man die Phaseninformation der Photonen benötigt, oder kurz gesagt, den genauen Zeitpunkt des Auftreffens.
Man kann kleine 1-Pixel Sensoren nehmen, plus billige Spiegel ohne Genauigkeit mit großer Sammelfläche. Die Genauigkeit muss nur ausreichen um alle Photonen auf den Sensor zu bringen. In diesem Sinne verstärkt man das Licht ohne optisch-präzise Reflektoren, was irgendwie doch wieder zum Thema aus #1 passt.

Der Rechenaufwand ist natürlich enorm, will man ein breites Spektrum, wie das Sichtbare, abdecken.

Möglich oder nicht?

Mal eine Frage an die Experten: Wäre eigentlich ein Planet wie Jupiter massiv genug eine Gravitationslinse auszubilden und was wäre seine Brennweite?

Google mal den Begriff "Microlensing". Viel interessanter wäre m.E. der Versuch, für alle nähere Sterne den Ring zu finden, der das Licht genau Richtung Erde fokussiert. Insbesondere wenn man damit Bahnen von Planeten ausforschen könnte, die mit den herkömmlichen Methoden nicht in Erscheinung treten (wegen Bahnneigung und so.)

Optisch interessant ist auch folgendes: http://www.pro-physik.de/details/opnews/1332631/Bizarre_Lichtbrechung_bei_flachen_Spiegeln.html, wer es nicht schon gelesen hat.

Moin, Luzifix,

Luzifix schrieb:

Viel interessanter wäre m.E. der Versuch, für alle nähere Sterne den Ring zu finden, der das Licht genau Richtung Erde fokussiert.

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Hm?
Da die näheren Sterne zufällig am gesamten Himmel verteilt sind, wird ein "Ring" wohl nicht ausreichend sein.
Und was soll die "Linse" sein? Die Sonne kann es nicht sein, deren Brennpunkt ist j.w.d.

FrankSpecht schrieb:

...wird ein "Ring" wohl nicht ausreichend sein. Und was soll die "Linse" sein? Die Sonne kann es nicht sein, deren Brennpunkt ist j.w.d.

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Hallo!

Es geht hier um die Gravitationslinse, die sich als gekrümmte Raumzeit um die gemeinten nahen Sterne befindet. Deren relativistische Brechkraft nimmt mit dem Abstand zum Stern ab, die dazugehörige Brennweite zu. Es gibt also zu jeder denkbaren Entfernung auf der Betrachterseite einen Ring um den Stern, der für den Betrachter als Teil einer Gravitationslinse funktioniert. Die Frage ist, wenn ich mal aus Deinem oben angeführten Link zitiere "Die theoretische Auflösung eines solchen Teleskops wäre gewaltig, mühelos könnten selbst weit entfernte Sternensysteme genaustens..." die "optische" Güte. Genau die bezweifle ich. Denn Die Lichtbahnen durch die einzelnen Ringsegmente fallen ja nur dann genau auf einen richtigen Brennpunkt, wenn die Ringbreite infinitesimal klein wird, die Lichtausbeute also gegen Null geht. Deshalb habe ich auch weniger an ein scharfes Bild gedacht als an Fluktuationen vor einem durch fernere Objekte beleuchteten Hintergrund. Damit man durch eine Linse etwas wie durch eine Lupe betrachten kann, muß ja die Gegenstandsweite kleiner sein als die Brennweite. Die Entfernung Erde-Sirius würde somit bedeuten, daß Objekte in einer Zone von 8 Ly hinter dieser Sonne zwar beobachtbar würden, sich Planeten aber sehr viel näher daran befänden, so daß man sie nur bemerkt, wenn sie den Ring kreuzen.

Interessant ist natürlich, wenn man sich vorstellt, daß es bei größeren Gegenstandsweiten auch reelle Bilder geben muß, die sozusagen in den leeren Raum projeziert werden. Auf den ersten Moment wird man meinen, davon wird man nie etwas sichtbar machen können. Dennoch wäre es möglich, daß ein Planet, der außerhalb von Systemen herumschwirrt, plötzlich von so einer fernen projezierten Sonne beleuchtet wird.

Was den Jupiter betrifft, so hat der sicher dieselben Qualitäten als Linse für Beobachter auf der Erde. Die Frage ist dann, was befindet sich in einer Entfernung bis 6,5 AE hinter ihm, was man beobachten könnte, was man ohne Linse nicht sähe?

Ansonsten bin ich gespannt, was MGZ nach seinem Post#2 hier noch ausführt.

Also ich hätte das Prinzip der Gravitationslinse so verstanden, daß in einem Abstand von 550 AU zur Sonne, die Gravitation der Sonne das Licht jedes, zum Zeitpunkt der Beobachtung hinter der Sonne stehenden Objekts verstärken würde- egal wie weit es weg ist. Oder hab ich das mißverstanden?
Siehe: http://www.final-frontier.ch/der_ring_der_stimmen#more-137

Major Tom schrieb:

...egal wie weit es weg ist. Oder hab ich das mißverstanden?

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Ich möchte das nicht als Mißverständnis bezeichnen. Es ist eine Frage des Unterschieds zwischen "mehr Licht" und "Abbildung". Du kannst eine Sonne sehr wohl fünfmal so hell abbilden, ohne daß ein einziges Detail mehr zum Vorschein kommt. Das wollte MGZ oben noch erklären. Halte doch mal eine Lupe mit ausgestrecktem Arm und schaue da durch auf ein weit entferntes Objekt.